JP4431660B2 - Improved clamping MOV surge arrester - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サージプロテクタに関する。特に、本発明は、一対の接触プレート間に挟持された大径で単一の酸化亜鉛サージアレスタディスクを用いた改良型サージアレスタを開示する。
【0002】
【従来の技術】
サージアレスタは、極端な過定格過渡電流から電子回路を保護するのに有用である。こうした過定格過渡電流は、過渡電流を切り換えることにより、或いは雷撃により生じることがある。
特に高電圧用のサージアレスタの中には、サージアレスタの壊損により動作するものがある。これは、二次或いは低電圧用等の一定の用途では、経済的或いは機能的見地から実用的とは言えない。
【0003】
サージアレスタの構造に対する一つの解決策は、酸化金属バリスタ(Metal Oxide Varistors;以下MOVと略す)の使用である。これらのMOVは、それらを利用するサージアレスタと共に、現在多くの製造業者により製造されている。
しかしながら、カリフォルニア州のレイコムコーポレーションは、LEC用にその実用性を拡張した極めて高品質のMOVを開発した。粉体は、大径の一次酸化金属粒子中に均一に分布した小径の酸化金属粒子を含んでいる。MOVに対して微小粉体ベースを用いることで、特に種々の電圧にスライスするときに、より安定した保護電圧が得られる。公差は±0.2%に保持される。レイケムに譲渡された以下の特許は、従来技術を代表する。
【0004】
コッホ他の欧州特許第0,229,464号公報(公開日1987年7月22日)は、硬化可能なシート材料を離間した部分に巻装することにより爆砕に対して補強した、電気部品用の壊れやすいハウジングを示している。巻装材料は、紫外線放射により硬化される。この材料は、過電圧により破砕された破片をまとめて保持する。
【0005】
コッホ他の欧州特許第0,230,103号公報(公開日1987年7月29日)は、より大きな電圧用に円形のバリスタブロックが積層されたサージアレスタを開示している。
【0006】
トンプソン他の米国特許第5,039,452号公報(1991年8月)は、酸化亜鉛の酸化金属バリスタ(MOV)用の前駆物質粉体を開示している。
【0007】
ミクリ他のPCT特許第WO91/14304(英国91/00405)(公開日1991年9月19日)は、積層された8個のバリスタブロックを有し、部品故障を検出するために積層体を貫通する光ファイバケーブルを設けたサージアレスタを開示している。
【0008】
ワイズマン他のPCT特許第WO93/26017号公報(米国93/05679)(公開日1993年12月23日)は、MOV弁体を長手方向軸線に沿って積層し、MOV弁体を導電性端子間で圧縮した電圧アレスタの製造方法を開示している。
【0009】
MOVサージアレスタの低電圧用途のための別の解決策は、フロリダ州タンパ市のリー・ダイナテック社により実現されライトニング・エリミネータ&コンサルタンツ・インコーポレーテッド(LEC)のTVSS製品で使用されているようなワゴンホイール(登録商標)技術である。この技術は、ロザンスキー他の米国特許第4,875,137号公報(1989年10月1日)に基づいている。LECのTVSS製品は、低又は中寸法の個別に溶断する平行な酸化金属バリスタ(MOV)を利用している。
【0010】
カーペンタ二世の米国特許第5,519,564号明細書(1996年)は、複数のMOVを平行に且つ離間して取り付けるための挟持式ブロックパッケージを開示している。これにより、サージは、各MOVに分与される。挟持体内の各MOVは、いずれか一つのMOVが余りに早くクランプされて全サージを引き受けるのを防ぐためにクランプ電圧の設定に整合させる必要がある。
【0011】
オハイオ州マンスフィールド市のオハイオ・ブラス・カンパニーは、ダイナヴァール(登録商標)PDV-100として強力分与型サージアレスタを製造している。通常の動作電圧は、約3000Vのクランプ電圧で2400V超である。単体のMOVは、リブ付きEPMゴムのハウジングとエポキシ樹脂ガラス繊維の包装円筒容器内に収容されている。 ここでは、電力伝達領域において挟持ブロック構造内で単一のMOVを挟持するという示唆はなされていない。
【0012】
関連技術の文献の一つは、ヤワースキー他の米国特許第5,088,001号公報(1992年)である。その図2に示されたような装置は、高電圧の配電及びサージ保護に使用される。外側のゴム体は、人員を保護すべく表面過渡電流を地面に流すために導電性の外側層を有する。直列に積層された1個以上の高電圧MOVと接触させるために一対の薄い金属端部プレートが使用されており、各プレートは厚さ1インチ(2.54cm)、直径3/4インチ(1.91cm)である。
【0013】
表面欠陥を矯正するために導電性接着剤が使用される。この接着剤は、MOVと略同じピーク電流定格で分解し、40mmのMOVの場合、30,000アンペアで分解する(型番V131CA40、CAシリーズ)。構造上の剛性は、非導電性の内側エポキシ樹脂及び外側ゴムシェルによりもたらされる。MOV及びハウジングの使用は、雷撃等の壊損サージ時に人員を危険に晒すことなく自己破壊させるためである。装置の用途は、高電圧即ち2,000乃至33,000Vの一次配電系統に限定される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
MOV使用のサージアレスタには幾つかの問題がある。上述した特許の幾つかに説明されている一つの問題は、MOVが過度の過渡エネルギを扱う際に爆発することが多いということである。この問題を一層困難にするのは、カーペンター二世の米国特許第5,519,564号明細書や上述したワゴンホイール(登録商標)技術の場合のように、MOVを平行にするときMOVが異なるクランプ電圧を有し得るという問題である。
【0015】
従って、予期された以上の割合のサージ電流が単一のMOVを流れることになる。この結果、並列回路の当該部分が破壊される。単一のMOVの破壊は同様の個々のMOVの過負荷の連鎖反応を引き起こすことがあり、最終的に平行回路全体が破壊されることもある。MOVを直列に積層した場合は、かかる障害は、単に劣化に止まらずサージアレスタ全体を機能停止させることになる。
【0016】
従来技術は、単一の組立体のエネルギ対応性能を高めるために、MOV間の接続及びMOVへの接続にワイヤを使用している。これらのワイヤは、反応時間を遅らせて応答時間にばらつきをもたらす、インダクタンスを導入する。
加えて、これらのワイヤは、単一の点をMOV表面に接触させるので、サージエネルギをワイヤ接続部の極めて限定された部分に集中させることになる。この結果、当該ワイヤとMOV間のサージエネルギの伝達が制限されて、再び重大な障害状態となり、当該点で燃焼してMOV表面へのサージエネルギの分与が不均一になる。
【0017】
本発明は、上述した問題の全てを解決する。低電圧回路での用途のために、接触抵抗を減少させるべく軟質金属ディスクを用いて、二つの接触プレート間に、注文により作られた、単一の比較的大径のMOVを挟持する。なお、低電圧は660V程度までをめどとするが、当業者にとって常識的な範囲内であってこれに限定されはしない。
新規なケーシングにより、単相用の単一MOV挟持体か三相用の3重のMOV挟持体のいずれかを保持する。母線上での或いは専用の容器内でのエンドユーザによる取付を容易にするために、ケーシングは、取付ブラケット上に予め取り付けられている。ケーシングの外側プラスチックは、MOV挟持体のプレート表面上の埃及びグリースの堆積により生じるアークや短絡を防止する。
【0018】
サージアレスタ(プロテクタ)は、電子及び電気装置を保護するために必要である。その通常の目的は、異常な過電圧に起因する即時損失を防ぐことにある。しかしながら、長期信頼性の低下は、事実上無視されている。
信頼性が低下する可能性にも拘わらず、平均故障間隔(MTBF)は、特に雷活動が盛んな地域や電源が不安定な場合に著しく増加している。
諸研究によると、都市圏における電圧異常の50%以上が電子系統の平均故障間隔を著しく減少させることが分かっている。この結果、普通「ランダム故障」と呼ばれる原因が明らかでない装置損失が生じることになる。こうした類の故障は、雷そのものに起因する故障よりも大きな損失原因となることが多い。
【0019】
従来技術では全て雷だけに対応できるように構成されてきた。信頼性の低下を防ぐためには、プロテクタ性能に対する要求条件は著しく厳格なものになる。
第一に、初期保護又はクランプ電圧は、雷保護だけの場合より遙かに低く設定する必要がある。更に、クランプ比(ピーク電流時の電圧と初期電圧との比)は雷保護だけの場合よりずっと低く設定しなければならない。また、最大サージ電流は、標準又は基準よりずっと高く設定する必要がある。
【0020】
上述した目的を達成するために、プロテクタは、雷保護だけに必要とされるものと比較して約10倍のエネルギ(ジュール)を放散させ、約10倍のサージ電流(アンペア)を流すことができなければならない。
【0021】
従来のMOVを用いたプロテクタは、限られた量のサージ電流とサージエネルギに対応するように構成されている。これは、各位相毎に平行に使用されるMOVウェーハの大きさ及び数により限定される。MOVのウェーハ厚さは動作電圧により決定され、最大サージ電流は直径により決定される。導電性被膜の厚さは、従来技術の場合反応時間を限定する。これらの限定のため、上述した基準を満たすべく選定された適当数のウェーハを本技術により平行化する必要がある。
【0022】
MOVを平行に配置することに関連して二つの問題がある。即ち、それらのクランプ電圧が、少なくとも±5%の範囲に亘り変動する結果不均一な負荷分割が生じること、及び接続を行うためにワイヤのインダクタンスを用いることである。
これらはカーペンターの米国特許第5,519,564号公報で議論されているが、ここでは、上述した問題を克服するMOVウェーハの平行化の方法が開示されている。この方法は期待通り機能したが、MOVとプレートの連結構成、密な空気間隙及び溶断の制約のために高エネルギレベルでは効果が制限されることが分かった。従来技術の制約は、この特許で提示された実施形態により解消された。
【0023】
本発明は、低電圧での二次的な電力の用途が、全体としては異なった問題を提起するので、ヤワースキー及び全ての公知の従来技術に対して、新規で有用且つ非自明である。
本発明は800,000アンペア以上にも対応できてMOVの寿命を延ばすように構成する。
本発明は、自己破壊を防ぎ、その信頼性を拡張するように構成する。
本発明は、ナット及びボルトにより構造的に結合され、任意に外側の硬質プラスチック箱形容器を有する。
本発明は、特に、二次商用電圧としての660Vまでの電圧系統用として製造された、新規で薄型の低電圧、高サージ電流、大径の蒸着被膜MOVを使用する。
【0024】
本発明は、熱伝達と低い経路インピーダンスを最大化することにより雷に起因する電流サージに耐え、自己破壊することが構成を提供する。ヤワースキーは、従来単一のMOVでは33,000Vまでの一次高電圧に対応できないので、高電圧要求条件に対応するためにMOVを積層している。ヤワースキーの高電圧小径ディスクは、小径の故にインピーダンスが低い。ヤワースキーの導電性エポキシ樹脂は、30,000アンペアで降伏するが、本発明は、導電性プレートとMOVとの間の接触を行うための「軟質」金属ディスクと共働して大径のMOVと蒸着被膜とを用いることにより、800,000アンペア以上まで対応可能である。本発明は、回路及びMOV組立体の双方の寿命を保護して延長する。
【0025】
本発明は、第’452特許に開示された改良型製造法から製造した或いは効果は劣るものの、従来の方法から製造した酸化亜鉛MOVを使用する。ここでの好適な実施形態は、一対の接触プレート間に挟持されて、薄い蒸着層と3.5インチ(8.89cm)以上の幅を有する単一の薄い酸化亜鉛MOV[0.061(0.155cm)乃至0.500インチ(1.27cm)]を教示している。
この構造は、単一のMOVの整合を必要としないので、サージアレスタ及びそれを保護する装置の寿命を延ばす。また、この構造により、部品点数の少ないマルチ−モジュールサージアレスタはエネルギ対応機能を有することができる。主たる用途は、家庭用及び工業用の少なくとも4160Vrmsまでの二次電圧での使用である。
また、蒸着被膜を用いるよりその代わりとして、本発明は2枚以上の軟質金属接触プレート間にMOVを挟持し、非導電性のナット及びボルトで、この組立体を結合して張力をかける。
【0026】
本発明は、米国特許第5,519,567号公報で開示されたような従来技術に対する外延的な改良である。当該従来技術は、MOVを平行配置するための改良型概念を提示した。しかしながら、性能は、幾つかの実施形態を要因として限定されており、また、極めて大径のMOVウェーハを含まなかった。
本発明は、それらの限定要因を除去し、独自の形態の回路保存を実現する。本発明は、また、可能な全サージエネルギに対応できるように且つ多少の過電流状態では機能するように寸法決めされた極めて大径のディスクを使用可能である。
【0027】
従来技術は、雷のみに関係していたが、本発明は、ピークサージ電流でも通過電圧を装置平均故障間隔(MTBF)を減少させるレベルより十分に低いレベルまでに制限することにより信頼性を維持することができる。加えて、電圧クランプを従来技術より低いレベルで開始することにより、信頼性の維持を更に確実なものとする。
【0028】
本発明の主たる観点は、塵や湿気の堆積を含むプレート間の幾つかの要因により生じる短絡回路の可能性を除去するために、冷却機能とMOVの表面接触を改善して、部品故障の危険を減少させると共に、プラスチックケース内に予め格納したMOV使用サージアレスタパッケージを提供することである。
【0029】
本発明の別の観点は、均一な電流分布を実現すると共に、サージにより生成される熱の迅速な除去を達成し、且つ取り付けを容易にするために、MOVサージアレスタをパッケージ化することである。
【0030】
本発明の別の観点は、どんな形の外部汚染でも早期クランプを許容しない単相及び三相用の単一のパッケージ内に、多数のMOVをパッケージすることができ且つ個々を効果的に絶縁可能なMOV使用サージアレスタパッケージを提供することである。
【0031】
本発明の別の観点は、1,000,000アンペアを超えるサージ電流にも対応できると共に、最大ピーク電流に50ナノ秒未満で反応することができ、且つ耐候性のケーシング内に予めパッケージ化された、単一ディスクMOVサージアレスタを提供することである。高ピーク電流適応性は、信頼性を維持するために必要となる。
【0032】
本発明の別の態様は、MOV表面に薄い蒸着被膜を形成することによりMOV内の表面欠陥を矯正すること、及び/又は挟持プレートとMOV被膜との間に適合する軟質金属「ワッシャ」を用いることである。
【0033】
本発明は、また、外側導電性プレートとMOVウェーハとの間の接続を容易にする改良型方法を提示する。更に、外側プレート間でアークが発生する可能性を除去する方法が提示される。
【0034】
また、本発明は、極めて高いサージ電流を通過させるが必要時には爆発力無しに回路を開くという要求条件を満足させる溶断方法を提示する。更に、信頼性保護組立体の構成を満たすプロテクタの要求条件を解析する方法が提示される。
【0035】
本発明は、MOVウェーハの全表面に亘り略完全な接触を維持すると同時にMOV表面の全体に亘り同じ接触圧レベルを維持することを教示する。
上述したMOV挟持体は、更に、従来の取付ブラケットを有する外側プラスチックケーシング(箱)内に予め収容してもよい。MOV挟持体は、外側プラスチックケーシングの内側でエポキシ樹脂成型物に被覆される。
【0036】
【課題を解決するための手段】
本発明は、低電圧で使用されるサージアレスタであって、空間を間に挟んで平行な空間的位置関係を有する一対の導電性プレートと、前記導電性プレートの間の前記空間内に支持されて前記プレートのそれぞれと導電接触を行う大径で薄い厚さの単一のMOVと、前記空間を充填する非導電性のエポキシ樹脂と、前記プレートと前記エポキシ樹脂を包み込む誘電性被膜とを備えることにより、前記一対の導電性プレートへの電力接続により、MOVを横切るサージ電流で自己破壊することなく電流に対するサージ保護が達成され、
更に、表面欠陥を矯正するためにMOVの両側に設けた軟質の導電性ディスクを備えたサージアレスタを基本的には提供することである。
【0037】
更に、 前記軟質の導電性ディスクに代えて、MOVの両側に薄い導電性蒸着被膜を形成したものである。
【0038】
軟質プレート、エポキシ樹脂、誘電性ゴム被膜、及び箱型ケースを使用することにより、著しいサージアレスタ性能の改善が実現される。
エポキシ樹脂は、湿気が、MOVに到達するのを防ぎ、熱を空気より速く放散させ、接触プレート間の降伏電圧を増加させ、更に、サージアレスタの機械的強度を高めて振動劣化を抑制する。誘電性ゴム皮膜は、同様に湿気がMOV内に浸入するのを防ぎ、サージアレスタをきれいに維持するのに役立ち、埃等が堆積し易い隅部でアークが生じるのを防止する。
【0039】
好適な実施形態は、略実用上の直径制限が無い大径のディスクの使用を教示している。サンドイッチ式ブロック組立体内では、実際に単一の極めて大きいウェーハが十分に機能することができる。これにより、平行ウェーハの構成でよく起こるエネルギの不均一な分布が解消される。
【0040】
又、本発明は、低電圧で使用されるサージアレスタであって、空間を間に挟んで平行な空間的位置関係を有する一対の導電性プレートと、前記導電性プレートの間の前記空間内に支持されて前記プレートのそれぞれと導電接触を行う大径で薄い厚さの単一のMOVと、前記空間を充填する非導電性のエポキシ樹脂と、前記プレートと前記エポキシ樹脂を包み込む誘電性被膜と、を備え、これにより、前記一対の導電性プレートへの電力接続により、MOVを横切る1,000,000アンペア以上のサージ電流で自己破壊することなく電流に対するサージ保護が達成され、更に、表面欠陥を矯正するためにMOVの両側に形成した薄い導電性蒸着被膜と、前記プレートを結合して張力をかけるために導電性プレートの各隅に設けた非導電性のナット及びボルトとを備えたサージアレスタを提供する。
【0041】
本発明は、又660ボルトまでの系統のための三相サージアレスタブロックであって、
少なくとも2枚の接地プレートと各位相毎に一対のプレートとを含む複数の少なくとも8枚の平行に離間した導電性プレートにして、第一、第二、第三の位相及びそれらに対する接地を接続するために少なくとも1枚の互い違いになったプレートを有する導電性プレートと、位相間及び位相−接地間のサージ保護を行うために連続したプレート間に挟持され、1,000,000アンペア以上のサージ電流に耐えるために薄い厚さと大径とを有するMOVと、前記プレート間の全ての間隙を充填する非導電性エポキシ樹脂と、前記プレートを包み込む誘電性被膜と、前記プレートを結合して張力をかけるために前記導電性プレートの各隅に設けた非導電性のナット及びボルトと、を備えたこと三相サージアレスタブロックを提供するものである。
【0042】
本発明の他の解決手段は、本明細書の一部を成す添付図面を参照しつつ、以下の説明及び特許請求の範囲から明らかとなろう。同様の参照符号は幾つかの図面で対応する部分を示す。
【0043】
【発明の実施の形態】
本発明の開示実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、他の実施形態も可能であるので本発明はその用途において図示特定の構成の細部に限定されるものではない、ということを理解されたい。また、ここに使用した専門用語は、説明を目的としたものであり、限定のためではない。
【0044】
先ず図1及び図4を参照すると、単一のMOVサージアレスタ1の一実施形態が示されている。接触プレート2,3は、好ましくはアルミニウムから形成される。これらのプレートは、各隅部5,6,7,8でナイロン製ナット及びボルト4により接合されている。MOV9は、3.12インチ(7.92cm)の呼称直径を有する。
MOV9は、その表面欠陥を矯正するために一対のアルミニウム製ディスク10,11により挟持されている。また、これらのディスクは、密な金属スポンジ材料から形成してもよい。
【0045】
好適な実施形態では、ディスク10,11は除去される。表面欠陥を矯正するために、図16に示したように、薄い導電性被膜がMOVの表面上に形成される。
低温アーク蒸着(LTAVD)法は、コロラド州ボールダー市で開発された。1981年に、マスコ・コーポレーションの一部門であるベーパー・テクノロジーズ・オブ・ボールダーは、他の薄膜コーティング技術と共にLTAVD法を開発した。
この会社は1988年に法人化され、方法及び装置の最初の主要な商品化は、1989年に始まった。
【0046】
LTAVD法は、金属からプラスチックに至るまで、実際上どんな基板上にも種々の機能的及び装飾的金属被膜を形成する。LTAVD法は、自動車用の装飾スタイリング部品や機能部品、医療装置や器具、プラスチック製電子ハウジング上のEMI/RFI/ESDシールド、宇宙空間用の機能的コーティング、及び家庭用金属製品や宝石類やプラスチックに対する装飾的コーティングに使用される。
これらの対象物が形状、寸法及び構成において広範囲に及ぶものであることは言うまでもない。
【0047】
LTAVD法は、導電性材料を実質的に蒸発させるために高電流低電圧アークを採用した物理的蒸着法である。蒸着材料は、円筒状のソースとして形成され、その上で電弧が点火される。この蒸着法は、密着性を有して密な薄膜コーティング層を蒸着させるために高度に制御された真空内で行われる。
【0048】
LTAVD法は、他の物理的蒸着技術より多くの点で有利であり、化学蒸着法に見られない利点も有する。LTAVD被膜は、極めて密着性が強く耐摩耗性や耐腐食性も有する。また、LTAVD法は、室温以上でコーティングすることができ、基板に相当量の熱エネルギ(熱)を加えることがない。熱は、各部に有害であり、調質度を損なったり変形や結晶構造の変化をもたらすことがある。
【0049】
この方法は、極めて生産的であり、蒸着は、180度の範囲ではなく360度の範囲に亘り行われる。従って、コーティング中の部分は、常にコーティングプラズマ状態にあり、膜品質及び蒸着速度の点で極めて有利である。
電極は、コーティング中の部分に「適合」するのに必要な任意の形状に形成することができる。プラネタリ治具が実施可能でない場合は、単一電極により内側及び外側をコーティングするパイプの場合のように、電極は、基板を移動することなく基板をコーティング可能なように形成してもよい。
【0050】
しかしながら、必要に応じて基板と電極を共に移動可能とすることもできる。電極は、金属、合金又は炭素級材料の固相焼結常温圧縮粉粒インゴットから製造することができる。廃熱及び低温放射は殆どないので、この方法は高融点材料を低融点で基板上に蒸着させることができる。
従って、タングステン(3410℃)のような高融点材料を、冷却用放熱器を用いることなく且つ基板を損なうことなく、プラスチック膜に蒸着させることができる。電極から放出される金属イオンのエネルギは高い(60乃至100電子ボルト/イオン)。イオン化率は極めて良好で90%を超えており、基板温度が周囲温度のときでも良好な機械的密着性が得られる。
【0051】
基板を加熱すると、基板に応じて良好な機械的密着性が生じる。昇温がこの方法を妨げることはないので、基板温度は全体に亘り調節可能である。
アークは電極表面上を移動するので、その速度は調節可能である。コーティング範囲は、狭い範囲から360度の全適用範囲まで微調整することができる。コーティングの均一性は、電極表面を横切るアーク移動の均一性により得られ、使い尽くした電極はあたかも均一に浸食されたかフライス加工されたかのように見える。
コーティング速度と均一性は極めて良好である。蒸着速度は速い。膜厚は仕様に応じて300オングストローム乃至数ミルの範囲で変動する。
蒸着速度は、距離に反比例する。高融点で高密度の金属及びセラミックスの場合、蒸着速度は遅くなる。ニッケルの浸食率は、一電極につき毎分1グラムより大きい。薄膜工程の場合、典型的な均一性の仕様は、±5%である。高蒸着速度、大きいターゲット寸法への適応性及び大きい真空室のために、広範囲又は大体積を均一にコーティングすることができる。
【0052】
合金コーティングも、LTAVD法を用いて異種の材料を合金化することができる。この方法を用いて市販されていない材料を蒸着させることができる。これには、先ずターゲットの合成を行い、次にLTAVD法を用いて蒸着を行う必要がある。これは、異なる融点及び気化点を有するチタン/アルミニウムその他の化合物に対して有用である。
【0053】
蒸着材料の純度は、出発材料と同じである。合金はコーティング工程を通じてそれらの組成を維持する。セラミック材料は、低温反応ガスの存在下で金属又は合金を気化させることにより合成することができ、その結果炭窒化チタン(TiCN)及び酸化チタン等の材料が得られる。純粋な炭素も気化させることができる。
【0054】
LTAVD法は、また、エポキシ樹脂/金属複合材料等の数百度を超えて加熱することができない基板や複雑な表面形状を有する基板等をコーティングするために使用されてきた。コーティング層は、様々な金属や反応した金属窒化物、炭化物及び酸化物を含んでいる。これらのコーティング層は、浸食性で酸化力のある熱気体、酸、腐食剤、有機化合物及び溶融材料により引き起こされる諸問題を解決する。
【0055】
MOVの好適な実施形態は、図16に符号1600により示されている。上面(及び同一の底面)1601は、1/16インチ(0.159cm)の外周部1602までコーティングされる。外縁部1603は、コーティングされていない。被膜は、好ましくはLTAVD法による厚さ10ミクロン以上の銅被膜である。非導電性のエポキシ樹脂12は接触プレート2,3間の全空間を満たしている。
【0056】
エポキシ樹脂は、好ましくは、EVロバート・インコーポレーテッド(登録商標)による第51−41番であり、これは、コネチカット州のW.R.グレース&カンパニーによるエポキシ・エンカプシュレート2651−40「スタイキャスト」(登録商標)としても知られている。
エポキシ樹脂12は、湿気が、MOV9に到達するのを防ぎ、熱を空気より速く放散させ、接触プレート2,3間の降伏電圧を増加させ、更に、サージアレスタ1の機械的強度を高めて振動劣化を抑制する。空気は、エポキシ樹脂12の20KV/mmと比較して3KV/mmの降伏電圧を有する。
【0057】
誘電性シーラント13は、サージアレスタ1の外側全体を覆う。誘電性シーラント13は、好ましくは2600V/mmの強度を有するゴムである。最良の形態では、約5mmの被膜を得るために、ロクタイト(登録商標)の7つのスプレーコートを使用している。誘電性シーラント13は湿気がMOV9内に浸入するのを防ぎ、サージアレスタ1をきれいに維持するのに役立ち、埃等が堆積し易い隅部5,6,7,9でアークが生じるのを防止する
導電性ボルト14は、導体とナット16を接続するために、接触プレート3の内面15の皿孔に埋設されている。
【0058】
次に図2,図3を参照すると、呼称寸法は、d1=3.73インチ(9.47cm),
2=3.12インチ(7.92mm)、d3=0.25インチ(0.64mm)、d4=0.74(1.88mm)である。
MOVの好適な実施形態は、図16に示されており、図1、図2、図3のMOV9及びディスク10,11の代わりとして用いられる。
図1の組立体において、MOV1600を用いた好適な実施形態の組立体は、それぞれ220Vの脚部上に、単一のMOVを有する660Vまでの市販の配電装置に使用される。
【0059】
レイケム(登録商標)は、表1に示すような薄型MOVの好適な実施形態を形成する。本発明の低電圧MOVディスクスライスは、2.2の保護レベル(ピーク電圧=2.2x印加電圧rms)を用いたバリスタ特性上で設定標準化される。
スイッチ電圧とはクランプ電圧を意味する。高さの公差は、±0.05mmである。
【0060】
【表1】

Figure 0004431660
【0061】
好適な実施形態としては、50ナノ秒未満で大サージ電流(1,000,000アンペア超)を流す。好適な実施形態は、大径のMOV表面上で電流を均一に分布させることができる。好適な実施形態は、また、MOVからの迅速な熱伝達を実現することで、MOVの寿命を延ばすことができる。
【0062】
次に図5及び図6を参照すると、サージアレスタ1の設置配線の好適な態様が示されている。サージアレスタ1は、地面(図示せず)に接続された接地ラグ55を有するアルミニウム製バックパネル56上に取り付けられる。4個の硬質のプラスチック製隔離絶縁器53は、サージアレスタ1をアルミニウム製バックパネル56から絶縁する。ナイロン製ボルト及びナット540は、プラスチック製隔離絶縁器53をアルミニウム製バックパネル56に固定する。
【0063】
導電性ボルト14には、呼称で80アンペアのヒューズ50が電気的に接続されている。ヒューズ50は、スタッドブロック51及びスタッドブロック延長52に電気的に接続されている。中性導体57は、図6に示した中性バス64に接続する。
図6は、中性線60を有する三相電力系統の典型的な配線構造である。位相1、位相2、位相3は、それぞれ符号61,62,63を付されている。
【0064】
次に図7を参照すると、同一の三相電力系統が、図6に示したものと同じサージアレスタ回路により保護された状態で示されている。別の実施形態である4個のMOVを含むサージアレスタ70が使用されている。サージアレスタ70は、図1に示したものと同じエポキシ樹脂及びゴムコーティング構造を有する。
【0065】
図8の説明に移ると、サージアレスタ1の好適な実施形態を用いた別の標準保護回路が示されている。アルミニウム製取付プレート200には第一のアルミニウム製接触プレート100が取り付けられている。ここでもアルミニウムは、熱を放散し易くする。各対の接触プレート100,120には、ヒューズブロック260内のヒューズ280が直列に接続されている。ヒューズ280は、緩動ヒューズである。
【0066】
ヒューズブロック260には、三相電流310,320,330が接続される。
各ヒューズブロック260には、信号装置へのリード線が取り付けられている。
この信号装置は、電球又はLED(図示せず)でよい。信号装置は、特定のサージ除去装置が健全であるかどうかを見分けるために使用される。最後に、各ヒューズブロック260は、取付プレート200に接続されて地面への接地接続部340を使用した接地プレート220に対して、電気的には絶縁された状態で取り付けられる。中性接続部350も設けられている。
【0067】
以下は、サージアレスタ1の好適な実施形態を製造するのに必要な材料の詳細な説明と明細である。
【0068】
(部品) 数量
アルミニウムプレート、3.63 x 3.63 x 1/4 2
ナイロンボルト:1/4 - 20 x 1 3/4 4
ナイロンナット:1/4 - 20 4
コーティングされたMOV 1
青銅ねじ:#10 x 32 x 5/8 FHSL 2
青銅ワッシャ:#10, SPLK 2
青銅ナット:#10-32 2
アルミニウム箔ディスク(1又は4のディスク不完全表面を矯正) 2
エポキシ樹脂、EVロバート・インコーポレーテッド(登録商標):No. 51-40非着色 1
【0069】
(一般注意事項):
保護手袋は、MOVディスクの取り扱い中に摩耗すべきこと。
青銅ボルトには、35インチ−ポンドのトルクを付与すること。
ナイロンボルトには、7インチ−ポンドのトルクを付与すること。
【0070】
(製造)
1.
a)10番のねじを3.63x3.63プレートの中央孔に挿通する。10番のワッシャとナットを締め付ける。
b)3.63x3.63プレートの各隅部の直径0.266インチの孔に1個のナイロンボルトを挿通する。
2.
a)3.63x3.63プレートの中央に1個のアルミニウム箔ディスクを配置する。
*品質検査:次の工程中に圧力の均一分布を確保すべく,クロスパターンを使用する。
b)アルミニウムディスク上に1個のMOVを中心決めして配置する。
c)MOV上に1個のアルミニウム箔ディスクを中心決めして配置する。
3.
a)各MOV又はアルミニウムディスクの整合性を妨げないように注意しながら、3.63x3.63プレート上の整合孔にナイロンボルトを挿通してMOV上に3.63x3.63プレートを注意深く設置する。
*品質検査:次の工程中に圧力の均一分布を確保すべく,クロスパターンを使用する。
b)ナイロンナットでモジュールプレートを固定し、一般注意事項で明記したトルク値まで締め付ける。この最終トルク値は、二段階の締め付けで達成する。
*次の工程中に全てのディスクが適切に着座したということを確認するためにモジュール組立体の目視検査を行う。
4.モジュールを光源に対して保持して、全ディスクがアルミニウムプレートと同一平面にあり、プレート、アルミニウム箔ディスク及びMOVとの間に、空気間隙が存在しないことを確認する。
*品質検査:プレートとMOVとの間に光りが見える場合は、プレートを取り除き上述した指示に従いモジュールを再組み立てする。アルミニウム箔がMOVの外縁部上に見えるときは、プレートを取り除き、上述した指示に従ってモジュールを再組み立てする。
5.モジュールの3つの側面をキャプトンテープ及びラテックスシーラントで封止する。無着色のエポキシ樹脂を製造者の書いた指示書に従って混合する。エポキシ樹脂をモジュール内に充填されるまでゆっくり注入する。
*品質検査:気泡及び沈殿のため注入工程を厳密に監視しなければならない。
6.沈殿が終わって(約10乃至15分)モジュールが充填された時点で、プレート縁部と同じ高さになるまで余分なエポキシ樹脂を除去する。
7.エポキシ樹脂が硬化した時点で、キャプトンテープを除去し、エポキシ樹脂充填側を除きモジュールの外部から余分なエポキシ樹脂を全て取り除く。
【0071】
表2には、サージアレスタ1及び/又は4個のMOVを含む実施形態70の典型的な動作特性を説明する。
【0072】
【表2】
Figure 0004431660
【0073】
85℃のMCOVは、周囲条件でのMCOVに等しいと仮定することができる。直流1mAでのMOV電圧は、交流5mAでの電圧の報告値より典型的には約5%小さい。
【0074】
次に図9、図10、図11を参照すると、MOVケース90は、単一のMOV組立体91を収容している。
単一のMOV組立体91は、図4に示したものと同様にMOV92を挟持するプレート93,94から構成される。図4に示したエポキシ樹脂12は、図10では充填材96としても使用される。位相導体97は、好ましくは、図11に最もよく示したようにプレート94から外部ケース95を通って延びるボルトである。接地導体98は、好ましくは、プレート93から外部ケース95を通って延びるボルトである。外部ケース95は、好ましくは硬質のプラスチックから形成される。
【0075】
呼称寸法は、d10=d11=4.50インチ(11.43cm)、d12=1.25インチ(3.18cm)である。取付プレート99は、ナットボルト組立体100を用いて外部ケース95に固定される。
ナット及びボルト組立体100は、MOVケース90を基板(図示せず)に固定するために使用することもできる。外部ケース上95に堆積した埃、グリース又は水は、MOV組立体91の電気特性に影響しないことは理解されよう。一方、図1に示した実施形態では、同様の堆積がMOVサージアレスタ1の電気特性を損なうことになる。
【0076】
次に図12、図13を参照すると、三相MOV組立体120が示されている。外部ケース121は、好ましくは硬質のプラスチックから形成される。取付ブラケット122は、取付孔123を有する。位相1接続プレート124は、コネクタ1240を有する。
位相2接続プレート125は、コネクタ1250を有する。位相3接続プレート126は、コネクタ1260を有する。接地導体127は、好ましくは、コネクタ1270を有する厚さ0.25インチ(0.64cm)のアルミニウムプレートである。
【0077】
各MOV組立体130は、図1のMOVサージアレスタ1と同一且つ電気的に等価物である。MOV131は、プレート132及び133の間に挟持され、挟持体は、充填物1399と同一のエポキシ樹脂12を含む。
プラスチック製の仕切プレート1398は、構造的な剛性を付与する。プレート132は平坦であり、外部ケース121を貫通して接続プレート124,125,126を形成する。プレート133は屈曲してブラケット134を形成し、接地コネクタ127に取り付けるためのナット及びボルト組立体135を構成する。
呼称寸法は、d13=6.75インチ(17.15cm)、d14=5.17インチ(13.13cm)である。ここでもまた、外側ケース121上に堆積した埃、グリース又は水はMOV組立体の電気特性に影響することはない。
この実施例では、各MOVが、約3.15インチ(約80mm)の直径を有する。
【0078】
次に図14,15を参照すると、別の実施形態である三相ブロック1400が示されている。Gは接地、1は位相1電力、2は位相2電力、3は位相3電力、xはスペーサを表す。MOV1481は、位相2乃至位相3を保護する。MOV1482は位相3乃至接地を保護する。MOV1483は、位相2乃至接地を保護する。MOV1484は、位相1乃至位相2を保護する。
MOV1485は、位相1乃至位相3を保護する。ナット及びボルト組立体1486は,三相ブロック1400の構造的剛性を維持する。各MOVとプレート間の封止層は全て、図1に示した構造と同一であるが、好ましくは図16に示した蒸着型MOVを使用する。互い違いに配置されて取り付けが容易な接続端部1430乃至1434により、コンパクトで低電圧(660Vまでの)のサージ保護モジュールが提供される。
【0079】
以上、本発明を好適な実施形態に基づき説明してきたが、多くの修正及び変形を行うことが可能であり、その結果も依然として本発明の範囲内に在る。ここに開示した特定の実施形態に関しての限定は意図されておらず、また推定されるべきではない。
【0080】
【発明の効果】
本発明の効果は、塵や湿気の堆積を含むプレート間の幾つかの要因により生じる短絡回路の可能性を除去するために、冷却機能とMOVの表面接触を改善して、部品故障の危険を減少させる。更に、MOVサージアレスタをパッケージ化することで、均一な電流分布を実現すると共に、サージにより生成される熱の迅速な除去を達成し、且つ取り付けを容易にすることができる。また、どんな形の外部汚染でも早期クランプを許容しない単相及び三相用の単一のパッケージ内に、多数のMOVをパッケージすることができ且つ個々を効果的に絶縁可能なMOV使用サージアレスタパッケージを提供することができる。
【0081】
耐候性のケーシング内に、予めパッケージ化された単一ディスクMOVサージアレスタを提供することで、1,000,000アンペアを超えるサージ電流に対応できると共に、最大ピーク電流に50ナノ秒未満で反応することができる。
【0082】
また、軟質プレート、エポキシ樹脂、誘電性ゴム被膜、及び箱型ケースを使用することにより、著しいサージアレスタ性能の改善が実現される。
従来技術は、雷のみに関係していたが、本発明では、ピークサージ電流でも通過電圧を装置平均故障間隔(MTBF)を減少させるレベルより、十分に低いレベルまでに制限することにより信頼性を維持することができる。加えて、電圧クランプを従来技術より低いレベルで開始することにより、信頼性の維持を更に確実なものとする。
【0083】
以上、本発明では、その他様々な効果が期待でき優れたMOVサージアレスタを提供することが出きることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】単一のMOVを含むサージアレスタの好適な実施形態の上方から見た一部破断斜視図。
【図2】図1のサージアレスタの正面図。
【図3】図1に示したサージアレスタの側面図。
【図4】図1に示したサージアレスタの分解組立図。
【図5】120/240V単相回路に接続されたサージアレスタの側面図。
【図6】三相サージアレスタ回路の平面図。
【図7】4個のMOVサージアレスタモジュールを使用した三相サージアレスタの別の実施形態の平面図。
【図8】図6に示した三相サージアレスタの別の実施形態の平面図。
【図9】単一のMOVケースの好適な実施形態の一部破断側面図。
【図10】図9の線10−10に沿った断面図。
【図11】図9に示した実施形態の上方から見た斜視図。
【図12】三相MOVケースの好適な実施形態の上方から見た斜視図。
【図13】図12の線13−13に沿った断面図。
【図14】三相モジュールの別の実施形態の側面図。
【図15】図14に示した実施形態の下方から見た斜視図。
【図16】コーティングされたMOVの平面図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surge protector. In particular, the present invention discloses an improved surge arrester using a large diameter, single zinc oxide surge arrester disk sandwiched between a pair of contact plates.
[0002]
[Prior art]
Surge arresters are useful for protecting electronic circuits from extreme overrated transients. Such overrated transient currents can be caused by switching transient currents or by lightning strikes.
In particular, some surge arresters for high voltage operate due to damage of the surge arrester. This is not practical from an economic or functional standpoint for certain applications such as secondary or low voltage applications.
[0003]
One solution to the structure of surge arresters is the use of metal oxide varistors (hereinafter abbreviated as MOV). These MOVs are currently manufactured by many manufacturers, along with surge arresters that utilize them.
However, Reycom Corporation of California has developed a very high quality MOV that extends its utility for LEC. The powder includes small-diameter metal oxide particles that are uniformly distributed in the large-diameter primary metal oxide particles. By using a fine powder base for MOV, a more stable protection voltage can be obtained especially when slicing to various voltages. Tolerance is kept at ± 0.2%. The following patents assigned to Raychem represent the prior art.
[0004]
Koch et al., European Patent No. 0,229,464 (published 22 July 1987), for electrical components reinforced against explosions by wrapping curable sheet material around spaced apart parts. Shows a fragile housing. The wrapping material is cured by ultraviolet radiation. This material holds together the fragments that have been crushed by overvoltage.
[0005]
Koch et al., European Patent No. 0,230,103 (published July 29, 1987) discloses a surge arrester in which circular varistor blocks are stacked for larger voltages.
[0006]
Thompson et al. US Pat. No. 5,039,452 (August 1991) discloses a precursor powder for a metal oxide varistor (MOV) of zinc oxide.
[0007]
Mikuli et al. PCT Patent No. WO 91/14304 (UK 91/00405) (published 19 September 1991) has 8 stacked varistor blocks that penetrate the stack to detect component failures. A surge arrester provided with an optical fiber cable is disclosed.
[0008]
Wiseman et al., PCT Patent No. WO 93/26017 (US 93/05679) (published 23 December 1993), MOV valve bodies are stacked along the longitudinal axis, and the MOV valve bodies are disposed between conductive terminals. Discloses a method of manufacturing a voltage arrester compressed in the above.
[0009]
Another solution for low voltage applications of MOV surge arresters is realized by Lee Dynatech of Tampa, Florida and used in Lightning Eliminator & Consultants Inc. (LEC) TVSS products. Wagon wheel (registered trademark) technology. This technique is based on US Pat. No. 4,875,137 to Rozansky et al. (October 1, 1989). LEC TVSS products utilize low or medium sized individually fused parallel metal oxide varistors (MOVs).
[0010]
Carpenter II, US Pat. No. 5,519,564 (1996), discloses a pinching block package for mounting a plurality of MOVs in parallel and spaced apart. Thereby, the surge is distributed to each MOV. Each MOV in the sandwich must be matched to the clamp voltage setting to prevent any one MOV from being clamped too early and taking on the entire surge.
[0011]
The Ohio Brass Company in Mansfield, Ohio, manufactures a strong-distribution surge arrester as Dynavar® PDV-100. Normal operating voltage is over 2400V with a clamp voltage of about 3000V. The single MOV is accommodated in a ribbed EPM rubber housing and an epoxy resin glass fiber packaging cylindrical container. Here, there is no suggestion that a single MOV is held in the holding block structure in the power transmission region.
[0012]
One related art document is U.S. Pat. No. 5,088,001 (1992) to Yawaski et al. The device as shown in FIG. 2 is used for high voltage distribution and surge protection. The outer rubber body has a conductive outer layer to allow surface transients to flow to the ground to protect personnel. A pair of thin metal end plates are used to contact one or more high voltage MOVs stacked in series, each plate being 1 inch thick (2.54 cm) and 3/4 inch in diameter (1 .91 cm).
[0013]
A conductive adhesive is used to correct surface defects. This adhesive decomposes at approximately the same peak current rating as MOV, and in the case of 40 mm MOV, it decomposes at 30,000 amperes (model number V131CA40, CA series). Structural rigidity is provided by a non-conductive inner epoxy and outer rubber shell. The use of the MOV and the housing is for the purpose of self-destructing without exposing the personnel to danger during a damage surge such as a lightning strike. The use of the device is limited to the primary distribution system of high voltage, ie 2,000-33,000V.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
There are several problems with MOV surge arresters. One problem described in some of the above-mentioned patents is that MOVs often explode when dealing with excessive transient energy. To make this problem even more difficult, the MOV is different when the MOVs are parallel, as in Carpenter II's US Pat. No. 5,519,564 and the Wagon Wheel® technology described above. The problem is that it can have a clamping voltage.
[0015]
Thus, a greater proportion of surge current than expected would flow through a single MOV. As a result, the part of the parallel circuit is destroyed. The destruction of a single MOV can cause a chain reaction of similar individual MOV overloads, and ultimately the entire parallel circuit can be destroyed. When MOVs are stacked in series, such a failure does not stop at the deterioration, but stops the entire surge arrester.
[0016]
The prior art uses wires to connect between MOVs and to MOVs in order to increase the energy handling performance of a single assembly. These wires introduce inductance that delays the reaction time and causes variations in response time.
In addition, these wires bring a single point into contact with the MOV surface, thus concentrating surge energy on a very limited portion of the wire connection. As a result, the transmission of surge energy between the wire and the MOV is limited and again becomes a serious failure condition, burning at that point and causing uneven distribution of the surge energy to the MOV surface.
[0017]
The present invention solves all of the problems described above. For applications in low voltage circuits, a soft metal disc is used to reduce the contact resistance, and a single, relatively large diameter MOV, made by order, is sandwiched between the two contact plates. Although low voltage is the prospect of up to about 660V, are not limited to, be in the commonsense range to those skilled in the art.
The new casing holds either a single MOV sandwich for single phase or a triple MOV sandwich for three phases. The casing is pre-mounted on the mounting bracket to facilitate installation by the end user on the busbar or in a dedicated container. The outer plastic of the casing prevents arcing and short circuits caused by the accumulation of dust and grease on the MOV sandwich plate surface.
[0018]
Surge arresters (protectors) are necessary to protect electronic and electrical equipment. Its normal purpose is to prevent immediate loss due to abnormal overvoltage. However, the decline in long-term reliability is virtually ignored.
Despite the possibility of reduced reliability, the mean time between failures (MTBF) has increased significantly, especially in areas with thunderous activity and unstable power sources.
Studies have shown that over 50% of voltage anomalies in metropolitan areas significantly reduce the mean time between failures of electronic systems. This results in device loss that is not usually known as a “random failure”. These types of failures often cause greater losses than failures caused by lightning itself.
[0019]
All the prior arts have been configured to handle only lightning. In order to prevent a decrease in reliability, the requirements for the protector performance become extremely strict.
First, the initial protection or clamp voltage needs to be set much lower than with lightning protection alone. Furthermore, the clamp ratio (ratio of peak current to initial voltage) must be set much lower than for lightning protection alone. Also, the maximum surge current needs to be set much higher than the standard or reference.
[0020]
To achieve the above objective, the protector can dissipate about 10 times more energy (joules) and deliver about 10 times the surge current (amperes) compared to that required only for lightning protection. It must be possible.
[0021]
Conventional protectors using MOVs are configured to accommodate a limited amount of surge current and surge energy. This is limited by the size and number of MOV wafers used in parallel for each phase. The MOV wafer thickness is determined by the operating voltage, and the maximum surge current is determined by the diameter. The thickness of the conductive coating limits the reaction time in the prior art. Because of these limitations, an appropriate number of wafers selected to meet the above criteria need to be collimated by the present technique.
[0022]
There are two problems associated with placing MOVs in parallel. That is, the clamp voltages fluctuate over a range of at least ± 5%, resulting in non-uniform load sharing and the use of wire inductance to make the connection.
These are discussed in Carpenter US Pat. No. 5,519,564, which discloses a method for parallelizing MOV wafers that overcomes the above-mentioned problems. Although this method worked as expected, it has been found that the effect is limited at high energy levels due to the MOV and plate coupling configuration, tight air gap and fusing constraints. Prior art limitations have been overcome by the embodiments presented in this patent.
[0023]
The present invention is novel, useful and non-obvious for Yawasky and all known prior art because secondary power applications at low voltage present different problems overall.
The present invention is configured to extend the lifetime of the MOV by supporting over 800,000 amperes.
The present invention is configured to prevent self-destruction and extend its reliability.
The present invention is structurally connected by nuts and bolts and optionally has an outer rigid plastic box.
The present invention uses, in particular, a new, thin, low voltage, high surge current, large diameter deposited coating MOV manufactured for voltage systems up to 660V as secondary commercial voltage.
[0024]
The present invention provides a configuration that withstands current surges caused by lightning and self-destructs by maximizing heat transfer and low path impedance. Since Yawasky cannot conventionally handle a primary high voltage up to 33,000 V with a single MOV, the MOVs are stacked to meet the high voltage requirement. Yawasky's high-voltage small-diameter disks have low impedance due to their small diameter. Although Yawaski's conductive epoxy resin yields at 30,000 amps, the present invention works with a “soft” metal disk to make contact between the conductive plate and the MOV, By using a vapor-deposited film, it is possible to handle up to 800,000 amps or more. The present invention protects and extends the life of both the circuit and the MOV assembly.
[0025]
The present invention uses zinc oxide MOVs manufactured from conventional methods, although manufactured or inferior in effect from the improved manufacturing method disclosed in the '452 patent. The preferred embodiment here is a single thin zinc oxide MOV [0.061 (0) sandwiched between a pair of contact plates and having a thin deposited layer and a width of 3.5 inches (8.89 cm) or greater. .155 cm) to 0.500 inch (1.27 cm)].
This structure does not require a single MOV match, thus extending the life of the surge arrester and the equipment protecting it. Also, with this structure, the multi-module surge arrester with a small number of parts can have an energy handling function. The main application is for use at secondary voltages up to at least 4160 Vrms for home and industrial use.
Alternatively, rather than using a vapor deposited coating, the present invention sandwiches the MOV between two or more soft metal contact plates and connects the assembly with non-conductive nuts and bolts to apply tension.
[0026]
The present invention is an extension of the prior art as disclosed in US Pat. No. 5,519,567. The prior art presented an improved concept for placing MOVs in parallel. However, performance was limited due to some embodiments and did not include very large MOV wafers.
The present invention eliminates these limiting factors and realizes a unique form of circuit storage. The present invention can also use very large diameter disks that are sized to accommodate all possible surge energy and to function in some overcurrent conditions.
[0027]
Although the prior art was concerned only with lightning, the present invention maintains reliability by limiting the passing voltage to a level well below the level that reduces the device mean time between failure (MTBF) even at peak surge currents. can do. In addition, reliability is further ensured by starting the voltage clamp at a lower level than in the prior art.
[0028]
The main aspect of the present invention is to improve the cooling function and the surface contact of the MOV to eliminate the possibility of short circuits caused by several factors between the plates including dust and moisture build-up, and the risk of component failure. And a MOV surge suppressor package pre-stored in a plastic case.
[0029]
Another aspect of the present invention is to package the MOV surge arrester to achieve uniform current distribution, to achieve rapid removal of heat generated by the surge, and to facilitate installation. .
[0030]
Another aspect of the present invention is that multiple MOVs can be packaged in a single package for single and three phases that do not allow early clamping of any form of external contamination and can be effectively isolated individually. MOV surge suppressor package is provided.
[0031]
Another aspect of the present invention is capable of handling surge currents in excess of 1,000,000 amps, can respond to maximum peak currents in less than 50 nanoseconds, and is prepackaged in a weather resistant casing. Another object is to provide a single disk MOV surge arrester. High peak current adaptability is required to maintain reliability.
[0032]
Another aspect of the invention corrects surface defects in the MOV by forming a thin vapor deposited film on the MOV surface and / or uses a soft metal “washer” that fits between the sandwich plate and the MOV film. That is.
[0033]
The present invention also presents an improved method that facilitates the connection between the outer conductive plate and the MOV wafer. In addition, a method is presented that eliminates the possibility of arcing between the outer plates.
[0034]
The present invention also presents a fusing method that satisfies the requirement that an extremely high surge current is passed but the circuit is opened without explosive force when necessary. In addition, a method for analyzing the requirements of a protector that satisfies the configuration of the reliability protection assembly is presented.
[0035]
The present invention teaches maintaining substantially perfect contact over the entire surface of the MOV wafer while maintaining the same contact pressure level over the entire MOV surface.
The above-mentioned MOV sandwiching body may be previously accommodated in an outer plastic casing (box) having a conventional mounting bracket. The MOV clamping body is covered with an epoxy resin molding inside the outer plastic casing.
[0036]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a surge arrester used at a low voltage, and is supported in the space between a pair of conductive plates having a parallel spatial position with a space in between, and the conductive plate. A large-diameter, thin-thick MOV that makes conductive contact with each of the plates, a non-conductive epoxy resin that fills the space, and a dielectric coating that encloses the plate and the epoxy resin. Thus, by the power connection to the pair of conductive plates, surge protection against current is achieved without self-destruction by surge current across the MOV,
Furthermore, it is basically to provide a surge arrester with soft conductive disks provided on both sides of the MOV in order to correct surface defects.
[0037]
Further, instead of the soft conductive disk, thin conductive vapor deposition films are formed on both sides of the MOV.
[0038]
By using a soft plate, epoxy resin, dielectric rubber coating, and box-type case, significant surge arrester performance is achieved.
The epoxy resin prevents moisture from reaching the MOV, dissipates heat faster than air, increases the breakdown voltage between the contact plates, and further increases the mechanical strength of the surge arrester to suppress vibration degradation. The dielectric rubber coating also prevents moisture from entering the MOV, helps keep the surge arrester clean, and prevents arcing at corners where dust and the like are likely to accumulate.
[0039]
The preferred embodiment teaches the use of a large diameter disk with virtually no practical diameter limitations. In a sandwich block assembly, a single very large wafer can actually function well. This eliminates the non-uniform distribution of energy that often occurs with parallel wafer configurations.
[0040]
Further, the present invention is a surge arrester used at a low voltage, and a pair of conductive plates having a parallel spatial relationship with a space in between, and the space between the conductive plates. A large, thin single MOV that is supported and in conductive contact with each of the plates; a non-conductive epoxy resin that fills the space; and a dielectric coating that encloses the plate and the epoxy resin; By this, the power connection to the pair of conductive plates achieves surge protection against current without self-destructing with a surge current of 1,000,000 amperes or more across the MOV, and surface defects. A thin conductive deposition film formed on both sides of the MOV to correct the distortion, and a non-conductive nano film provided at each corner of the conductive plate to bond the plate and apply tension. A surge arrester having a nut and a bolt is provided.
[0041]
The present invention is also a three-phase surge arrester block for systems up to 660 volts,
A plurality of at least eight parallel spaced apart conductive plates, including at least two ground plates and a pair of plates for each phase, to connect the first, second, third phase and ground to them A surge plate of at least 1,000,000 amps sandwiched between a conductive plate having at least one staggered plate and a continuous plate to provide surge protection between phases and between phase and ground A MOV having a small thickness and large diameter to withstand, a non-conductive epoxy resin that fills all gaps between the plates, a dielectric coating that encloses the plates, and applying tension to the plates In order to provide a three-phase surge arrester block, a non-conductive nut and bolt provided at each corner of the conductive plate are provided.
[0042]
Other solutions of the present invention will become apparent from the following description and appended claims, taken in conjunction with the accompanying drawings, which form a part hereof. Like reference numerals designate corresponding parts in the several drawings.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Before describing the disclosed embodiments of the present invention in detail, it is understood that the present invention is not limited to the specific details shown in the application, as other embodiments are possible. I want you to understand. Also, the terminology used here is for the purpose of explanation and not for limitation.
[0044]
Referring first to FIGS. 1 and 4, one embodiment of a single MOV surge arrester 1 is shown. The contact plates 2, 3 are preferably made of aluminum. These plates are joined by nylon nuts and bolts 4 at the respective corners 5, 6, 7, 8. MOV9 has a nominal diameter of 3.12 inches (7.92 cm).
The MOV 9 is sandwiched between a pair of aluminum disks 10 and 11 in order to correct the surface defects. These discs may also be formed from a dense metal sponge material.
[0045]
In the preferred embodiment, the disks 10, 11 are removed. In order to correct surface defects, a thin conductive film is formed on the surface of the MOV as shown in FIG.
The low temperature arc deposition (LTAVD) method was developed in Boulder, Colorado. In 1981, Vapor Technologies of Boulder, a division of Masco Corporation, developed the LTAVD method along with other thin film coating technologies.
The company was incorporated in 1988, and the first major commercialization of methods and equipment began in 1989.
[0046]
The LTAVD method forms a variety of functional and decorative metal coatings on virtually any substrate, from metals to plastics. The LTAVD method involves decorative styling and functional parts for automobiles, medical devices and instruments, EMI / RFI / ESD shields on plastic electronic housings, functional coatings for outer space, and household metal products, jewelry and plastics. Used for decorative coating.
It goes without saying that these objects have a wide range of shapes, dimensions and configurations.
[0047]
The LTAVD method is a physical vapor deposition method that employs a high current, low voltage arc to substantially evaporate the conductive material. The vapor deposition material is formed as a cylindrical source on which an electric arc is ignited. This vapor deposition method is performed in a highly controlled vacuum to deposit a dense thin film coating layer with adhesion.
[0048]
The LTAVD method has many advantages over other physical vapor deposition techniques and has advantages not found in chemical vapor deposition. The LTAVD coating has extremely strong adhesion and wear resistance and corrosion resistance. In addition, the LTAVD method can be coated at room temperature or higher, and does not apply a considerable amount of heat energy (heat) to the substrate. Heat is harmful to each part, and may deteriorate the tempering degree or cause deformation or change in crystal structure.
[0049]
This method is extremely productive and the deposition is performed over a 360 degree range rather than a 180 degree range. Therefore, the part in the coating is always in a coating plasma state, which is extremely advantageous in terms of film quality and deposition rate.
The electrodes can be formed into any shape necessary to “fit” the part in the coating. If a planetary jig is not feasible, the electrodes may be formed so that the substrate can be coated without moving the substrate, as in the case of a pipe that coats the inside and outside with a single electrode.
[0050]
However, if necessary, both the substrate and the electrode can be moved. The electrode can be manufactured from a solid-phase sintered cold-pressed powder ingot of metal, alloy or carbon grade material. Since there is little waste heat and low temperature radiation, this method can deposit a high melting point material on a substrate at a low melting point.
Therefore, a high melting point material such as tungsten (3410 ° C.) can be deposited on the plastic film without using a cooling radiator and without damaging the substrate. The energy of metal ions emitted from the electrode is high (60 to 100 electron volts / ion). The ionization rate is extremely good, exceeding 90%, and good mechanical adhesion can be obtained even when the substrate temperature is the ambient temperature.
[0051]
When the substrate is heated, good mechanical adhesion occurs depending on the substrate. Since the temperature rise does not interfere with this method, the substrate temperature can be adjusted throughout.
As the arc moves over the electrode surface, its speed is adjustable. The coating range can be fine-tuned from a narrow range to a full application range of 360 degrees. The uniformity of the coating is obtained by the uniformity of arc movement across the electrode surface, and the depleted electrode appears as if it is uniformly eroded or milled.
The coating speed and uniformity are very good. The deposition rate is fast. The film thickness varies from 300 angstroms to several mils depending on the specifications.
The deposition rate is inversely proportional to the distance. In the case of high melting point and high density metals and ceramics, the deposition rate is slow. Nickel erosion rates are greater than 1 gram per minute per electrode. For thin film processes, a typical uniformity specification is ± 5%. Due to the high deposition rate, adaptability to large target dimensions and large vacuum chambers, a wide range or large volume can be uniformly coated.
[0052]
Alloy coatings can also alloy dissimilar materials using the LTAVD method. This method can be used to deposit materials that are not commercially available. For this purpose, it is necessary to first synthesize the target and then to perform vapor deposition using the LTAVD method. This is useful for titanium / aluminum and other compounds having different melting points and vaporization points.
[0053]
The purity of the vapor deposition material is the same as the starting material. Alloys maintain their composition throughout the coating process. Ceramic materials can be synthesized by vaporizing a metal or alloy in the presence of a low-temperature reaction gas, resulting in materials such as titanium carbonitride (TiCN) and titanium oxide. Pure carbon can also be vaporized.
[0054]
The LTAVD method has also been used to coat substrates that cannot be heated beyond hundreds of degrees, such as epoxy resin / metal composites, substrates with complex surface shapes, and the like. The coating layer includes various metals and reacted metal nitrides, carbides and oxides. These coating layers solve the problems caused by erodible and oxidizing hot gases, acids, corrosives, organic compounds and molten materials.
[0055]
A preferred embodiment of the MOV is indicated by reference numeral 1600 in FIG. The top surface (and the same bottom surface) 1601 is coated to a 1/16 inch (0.159 cm) outer perimeter 1602. The outer edge 1603 is not coated. The coating is preferably a copper coating having a thickness of 10 microns or more by the LTAVD method. The non-conductive epoxy resin 12 fills the entire space between the contact plates 2 and 3.
[0056]
The epoxy resin is preferably No. 51-41 by EV Robert Incorporated.RTM. R. Also known as Epoxy Encapsulate 2651-40 “Stycast” (registered trademark) by Grace & Company.
The epoxy resin 12 prevents moisture from reaching the MOV 9, dissipates heat faster than air, increases the breakdown voltage between the contact plates 2 and 3, and further increases the mechanical strength of the surge arrester 1 to vibrate. Suppress deterioration. Air has a breakdown voltage of 3 KV / mm compared to 20 KV / mm for epoxy resin 12.
[0057]
The dielectric sealant 13 covers the entire outside of the surge arrester 1. The dielectric sealant 13 is preferably a rubber having a strength of 2600 V / mm. In the best mode, seven spray coats of Loctite® are used to obtain a coating of about 5 mm. The dielectric sealant 13 prevents moisture from entering the MOV 9, helps keep the surge arrester 1 clean, and prevents arcs from occurring at the corners 5, 6, 7, and 9 where dust and the like tend to accumulate.
The conductive bolt 14 is embedded in the countersink of the inner surface 15 of the contact plate 3 in order to connect the conductor and the nut 16.
[0058]
2 and 3, the nominal dimension is d 1 = 3.73 inches (9.47 cm),
d 2 = 3.12 inches (7.92 mm), d Three = 0.25 inch (0.64 mm), d Four = 0.74 (1.88 mm).
A preferred embodiment of the MOV is shown in FIG. 16 and is used in place of the MOV 9 and the disks 10 and 11 of FIGS.
In the assembly of FIG. 1, the preferred embodiment assembly using MOV 1600 is used in commercial power distribution equipment up to 660V with a single MOV, each on a 220V leg.
[0059]
Raychem® forms a preferred embodiment of a thin MOV as shown in Table 1. The low voltage MOV disk slice of the present invention is standardized on varistor characteristics using a protection level of 2.2 (peak voltage = 2.2 × applied voltage rms).
The switch voltage means a clamp voltage. The height tolerance is ± 0.05 mm.
[0060]
[Table 1]
Figure 0004431660
[0061]
In a preferred embodiment, a large surge current (greater than 1,000,000 amps) is applied in less than 50 nanoseconds. Preferred embodiments can distribute the current evenly over a large diameter MOV surface. The preferred embodiment can also extend the life of the MOV by providing rapid heat transfer from the MOV.
[0062]
Next, referring to FIGS. 5 and 6, a preferred embodiment of the installation wiring of the surge arrester 1 is shown. The surge arrester 1 is mounted on an aluminum back panel 56 having a ground lug 55 connected to the ground (not shown). Four hard plastic isolation insulators 53 insulate the surge arrester 1 from the aluminum back panel 56. Nylon bolts and nuts 540 secure the plastic isolator 53 to the aluminum back panel 56.
[0063]
The conductive bolt 14 is electrically connected with a fuse 50 having a name of 80 amperes. The fuse 50 is electrically connected to the stud block 51 and the stud block extension 52. The neutral conductor 57 is connected to the neutral bus 64 shown in FIG.
FIG. 6 is a typical wiring structure of a three-phase power system having a neutral wire 60. Phases 1, 2 and 3 are denoted by reference numerals 61, 62 and 63, respectively.
[0064]
Referring now to FIG. 7, the same three-phase power system is shown protected by the same surge arrester circuit as shown in FIG. In another embodiment, a surge arrester 70 including four MOVs is used. The surge arrester 70 has the same epoxy resin and rubber coating structure as shown in FIG.
[0065]
Turning to the description of FIG. 8, another standard protection circuit using a preferred embodiment of the surge arrester 1 is shown. A first aluminum contact plate 100 is attached to the aluminum attachment plate 200. Again, aluminum facilitates heat dissipation. A fuse 280 in the fuse block 260 is connected in series to each pair of contact plates 100 and 120. The fuse 280 is a slow-moving fuse.
[0066]
Three-phase currents 310, 320, and 330 are connected to the fuse block 260.
Each fuse block 260 is provided with a lead wire to the signal device.
This signaling device may be a light bulb or LED (not shown). The signaling device is used to determine whether a particular surge relief device is healthy. Finally, each fuse block 260 is attached to the ground plate 220 connected to the mounting plate 200 and using the ground connection 340 to the ground in an electrically insulated state. A neutral connection 350 is also provided.
[0067]
The following is a detailed description and specification of the materials necessary to manufacture a preferred embodiment of the surge arrester 1.
[0068]
(Parts) Quantity
Aluminum plate, 3.63 x 3.63 x 1/4 2
Nylon bolt: 1/4-20 x 1 3/4 4
Nylon nut: 1/4-20 4
Coated MOV 1
Bronze screw: # 10 x 32 x 5/8 FHSL 2
Bronze washer: # 10, SPLK 2
Bronze nut: # 10-32 2
Aluminum foil disc (corrects the disc imperfect surface of 1 or 4) 2
Epoxy resin, EV Robert Incorporated (registered trademark): No. 51-40 Uncolored 1
[0069]
(General notes):
Protective gloves should be worn when handling MOV discs.
Bronze bolts should be torqued 35 inches-pounds.
Nylon bolts should be torqued 7 inches-pounds.
[0070]
(Manufacturing)
1.
a) Insert No. 10 screw through the center hole of the 3.63 x 3.63 plate. Tighten the number 10 washer and nut.
b) Insert one nylon bolt through a 0.266 inch diameter hole in each corner of the 3.63 x 3.63 plate.
2.
a) Place one aluminum foil disc in the center of the 3.63 x 3.63 plate.
* Quality inspection: A cross pattern is used to ensure a uniform distribution of pressure during the next process.
b) A single MOV is centered on the aluminum disk.
c) Center and place one aluminum foil disc on the MOV.
3.
a) Carefully install the 3.63 × 3.63 plate on the MOV by inserting nylon bolts through the alignment holes on the 3.63 × 3.63 plate, taking care not to interfere with the alignment of each MOV or aluminum disk.
* Quality inspection: A cross pattern is used to ensure a uniform distribution of pressure during the next process.
b) Fix the module plate with a nylon nut and tighten it to the torque value specified in the general precautions. This final torque value is achieved in two stages of tightening.
* Perform a visual inspection of the module assembly to ensure that all disks are properly seated during the next step.
4). Holding the module against the light source, ensure that all discs are flush with the aluminum plate and that there is no air gap between the plate, the aluminum foil disc and the MOV.
* Quality inspection: If there is light between the plate and the MOV, remove the plate and reassemble the module according to the instructions above. When the aluminum foil is visible on the outer edge of the MOV, remove the plate and reassemble the module according to the instructions described above.
5). The three sides of the module are sealed with capton tape and latex sealant. Mix the uncolored epoxy resin according to the manufacturer's instructions. Slowly inject the epoxy resin until it is filled into the module.
* Quality inspection: The injection process must be closely monitored due to air bubbles and precipitation.
6). When settling is complete (about 10-15 minutes) and the module is filled, the excess epoxy is removed until it is level with the plate edge.
7). When the epoxy resin is cured, the capton tape is removed, and all of the excess epoxy resin is removed from the outside of the module except for the epoxy resin filling side.
[0071]
Table 2 describes exemplary operating characteristics of an embodiment 70 including a surge arrester 1 and / or four MOVs.
[0072]
[Table 2]
Figure 0004431660
[0073]
It can be assumed that the 85 ° C. MCOV is equal to the MCOV at ambient conditions. The MOV voltage at 1 mA DC is typically about 5% less than the reported voltage at 5 mA AC.
[0074]
Next, referring to FIGS. 9, 10, and 11, the MOV case 90 contains a single MOV assembly 91.
The single MOV assembly 91 is composed of plates 93 and 94 that sandwich the MOV 92 in the same manner as shown in FIG. The epoxy resin 12 shown in FIG. 4 is also used as the filler 96 in FIG. The phase conductor 97 is preferably a bolt that extends from the plate 94 through the outer case 95 as best shown in FIG. The ground conductor 98 is preferably a bolt extending from the plate 93 through the outer case 95. The outer case 95 is preferably formed from hard plastic.
[0075]
The nominal dimension is d Ten = D 11 = 4.50 inches (11.43 cm), d 12 = 1.25 inches (3.18 cm). The mounting plate 99 is fixed to the outer case 95 using the nut bolt assembly 100.
The nut and bolt assembly 100 can also be used to secure the MOV case 90 to a substrate (not shown). It will be appreciated that dust, grease or water deposited on the outer case 95 will not affect the electrical characteristics of the MOV assembly 91. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 1, similar deposition will impair the electrical characteristics of the MOV surge arrester 1.
[0076]
Referring now to FIGS. 12 and 13, a three-phase MOV assembly 120 is shown. The outer case 121 is preferably formed from hard plastic. The mounting bracket 122 has a mounting hole 123. The phase 1 connection plate 124 has a connector 1240.
The phase 2 connection plate 125 has a connector 1250. The phase 3 connection plate 126 has a connector 1260. The ground conductor 127 is preferably a 0.25 inch (0.64 cm) thick aluminum plate with a connector 1270.
[0077]
Each MOV assembly 130 is identical and electrically equivalent to the MOV surge arrester 1 of FIG. The MOV 131 is sandwiched between the plates 132 and 133, and the sandwich body includes the same epoxy resin 12 as the filler 1399.
The plastic partition plate 1398 provides structural rigidity. The plate 132 is flat and penetrates the outer case 121 to form connection plates 124, 125, and 126. The plate 133 is bent to form a bracket 134 and constitutes a nut and bolt assembly 135 for attachment to the ground connector 127.
The nominal dimension is d 13 = 6.75 inches (17.15 cm), d 14 = 5.17 inches (13.13 cm). Again, dust, grease or water deposited on the outer case 121 does not affect the electrical properties of the MOV assembly.
In this example, each MOV has a diameter of about 3.15 inches (about 80 mm).
[0078]
14 and 15, another embodiment, a three-phase block 1400, is shown. G represents ground, 1 represents phase 1 power, 2 represents phase 2 power, 3 represents phase 3 power, and x represents a spacer. MOV 1481 protects phase 2 to phase 3. MOV 1482 protects phase 3 to ground. MOV 1483 protects phase 2 to ground. MOV 1484 protects phase 1 or phase 2.
MOV 1485 protects phase 1 to phase 3. Nut and bolt assembly 1486 maintains the structural rigidity of three-phase block 1400. The sealing layers between each MOV and the plate are all the same as the structure shown in FIG. 1, but preferably the vapor deposition type MOV shown in FIG. 16 is used. The connection ends 1430-1434, which are staggered and easy to install, provide a compact, low voltage (up to 660V) surge protection module.
[0079]
Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, many modifications and variations can be made and the results still remain within the scope of the present invention. No limitation with respect to the specific embodiments disclosed herein is intended or should be inferred.
[0080]
【The invention's effect】
The effect of the present invention is to improve the cooling function and the surface contact of the MOV in order to eliminate the possibility of short circuit caused by several factors between the plates including dust and moisture build-up, reducing the risk of component failure. Decrease. Furthermore, by packaging the MOV surge arrester, a uniform current distribution can be achieved, rapid removal of heat generated by the surge can be achieved, and installation can be facilitated. Also, MOV surge arrester package that can package multiple MOVs in single package for single phase and three phase that do not allow early clamping with any form of external contamination and can effectively isolate each one Can be provided.
[0081]
Providing a pre-packaged single disk MOV surge arrester in a weatherproof casing can handle surge currents in excess of 1,000,000 amps and reacts to maximum peak currents in less than 50 nanoseconds be able to.
[0082]
In addition, by using a soft plate, an epoxy resin, a dielectric rubber coating, and a box-type case, a significant improvement in surge arrester performance is realized.
Although the prior art related only to lightning, the present invention limits reliability by limiting the passing voltage to a level that is sufficiently lower than the level that reduces the device mean time between failure (MTBF) even at peak surge currents. Can be maintained. In addition, reliability is further ensured by starting the voltage clamp at a lower level than in the prior art.
[0083]
As described above, according to the present invention, various other effects can be expected and an excellent MOV surge arrester can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken perspective view from above of a preferred embodiment of a surge arrester including a single MOV.
FIG. 2 is a front view of the surge arrester of FIG.
3 is a side view of the surge arrester shown in FIG. 1. FIG.
4 is an exploded view of the surge arrester shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a side view of a surge arrester connected to a 120/240 V single phase circuit.
FIG. 6 is a plan view of a three-phase surge arrester circuit.
FIG. 7 is a plan view of another embodiment of a three-phase surge arrester using four MOV surge arrester modules.
8 is a plan view of another embodiment of the three-phase surge arrester shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 9 is a partially cutaway side view of a preferred embodiment of a single MOV case.
10 is a cross-sectional view taken along line 10-10 of FIG.
11 is a perspective view of the embodiment shown in FIG. 9 as viewed from above.
12 is a top perspective view of a preferred embodiment of a three-phase MOV case. FIG.
13 is a cross-sectional view taken along line 13-13 of FIG.
FIG. 14 is a side view of another embodiment of a three-phase module.
15 is a perspective view of the embodiment shown in FIG. 14 as viewed from below. FIG.
FIG. 16 is a plan view of a coated MOV.

Claims (6)

低電圧で使用されるサージアレスタであって、
空間を間に挟んで平行な空間的位置関係を有する一対の導電性プレートと、
前記導電性プレートの間の前記空間内に支持されて前記プレートのそれぞれと導電接触を行う大径で薄い厚さの単一のMOVと、
前記空間を充填する非導電性のエポキシ樹脂と、
前記プレートと前記エポキシ樹脂を包み込む誘電性被膜とを備え、
これにより、前記一対の導電性プレートへの電力接続により、MOVを横切るサージ電流で自己破壊することなく電流に対するサージ保護が達成され、
更に、表面欠陥を矯正するためにMOVの両側に設けた軟質の導電性ディスク、を備えたことを特徴とするサージアレスタ。
A surge arrester used at low voltage,
A pair of conductive plates having a parallel spatial relationship with a space in between;
A single large and thin MOV that is supported in the space between the conductive plates to make conductive contact with each of the plates;
A non-conductive epoxy resin filling the space;
The plate and a dielectric coating enclosing the epoxy resin,
Thereby, by power connection to the pair of conductive plates, surge protection against current is achieved without self-destructing by surge current across the MOV,
A surge arrester further comprising a soft conductive disk provided on both sides of the MOV to correct surface defects.
前記軟質の導電性ディスクが、更にアルミニウムから成る、ことを特徴とする請求項1記載のサージアレスタ。  The surge arrester according to claim 1, wherein the soft conductive disk is further made of aluminum. 前記軟質の導電性ディスクに代えて、MOVの両側に薄い導電性蒸着被膜を形成したことを特徴とする請求項1記載のサージアレスタ。  2. A surge arrester according to claim 1, wherein a thin conductive vapor deposition film is formed on both sides of the MOV instead of the soft conductive disk. 前記薄い導電性蒸着被膜が、厚さ10ミクロンの銅の低温蒸着被膜から成ることを特徴とする請求項3記載のサージアレスタ。  4. A surge arrester according to claim 3, wherein said thin conductive vapor deposited film comprises a low temperature vapor deposited film of copper having a thickness of 10 microns. 低電圧で使用されるサージアレスタであって、
空間を間に挟んで平行な空間的位置関係を有する一対の導電性プレートと、
前記導電性プレートの間の前記空間内に支持されて前記プレートのそれぞれと導電接触を行う大径で薄い厚さの単一のMOVと、前記空間を充填する非導電性のエポキシ樹脂と、前記プレートと前記エポキシ樹脂を包み込む誘電性被膜と、を備え、
これにより、前記一対の導電性プレートへの電力接続により、MOVを横切る1,000,000アンペア以上のサージ電流で自己破壊することなく電流に対するサージ保護が達成され、更に、表面欠陥を矯正するためにMOVの両側に形成した薄い導電性蒸着被膜と、前記プレートを結合して張力をかけるために導電性プレートの各隅に設けた非導電性のナット及びボルトと、を備えたことを特徴とするサージアレスタ。
A surge arrester used at low voltage,
A pair of conductive plates having a parallel spatial relationship with a space in between;
A single large and thin MOV that is supported in the space between the conductive plates to make conductive contact with each of the plates, and a non-conductive epoxy resin that fills the space; A dielectric film covering the plate and the epoxy resin,
Thus, the power connection to the pair of conductive plates achieves surge protection against current without self-destructing with a surge current of 1,000,000 amperes or more across the MOV, and further to correct surface defects. A thin conductive vapor-deposited coating formed on both sides of the MOV, and non-conductive nuts and bolts provided at each corner of the conductive plate for joining and applying tension to the plate. Surge arrester.
660ボルトまでの系統のための三相サージアレスタブロックであって、
少なくとも2枚の接地プレートと各位相毎に一対のプレートとを含む複数の少なくとも8枚の平行に離間した導電性プレートにして、第一、第二、第三の位相及びそれらに対する接地を接続するために少なくとも1枚の互い違いになったプレートを有する導電性プレートと、位相間及び位相−接地間のサージ保護を行うために連続したプレート間に挟持され、1,000,000アンペア以上のサージ電流に耐えるために薄い厚さと大径とを有するMOVと、前記プレート間の全ての間隙を充填する非導電性エポキシ樹脂と、前記プレートを包み込む誘電性被膜と、前記プレートを結合して張力をかけるために前記導電性プレートの各隅に設けた非導電性のナット及びボルトと、を備えたことを特徴とする三相サージアレスタブロック。
A three-phase surge arrester block for systems up to 660 volts,
A plurality of at least eight parallel spaced apart conductive plates, including at least two ground plates and a pair of plates for each phase, to connect the first, second, third phase and ground to them A surge plate of at least 1,000,000 amperes sandwiched between a conductive plate having at least one staggered plate and a continuous plate for phase-to-phase and phase-to-ground surge protection A MOV having a small thickness and a large diameter to withstand, a non-conductive epoxy resin that fills all gaps between the plates, a dielectric coating that encloses the plates, and applying tension to the plates Therefore, a three-phase surge arrester block comprising: a non-conductive nut and a bolt provided at each corner of the conductive plate.
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