MX2008009553A - Descargador de sobretension tipo jaula. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un descargador de sobretensión que tienen al menos un bloque de varistor 1; dos adaptadores terminales 3; un elemento de refuerzo 9 que sujeta el bloque de varistor 1 bajo tensión en los adaptadores terminales 3 y al menos un elemento de anclaje 13, el cual sujeta el elemento de refuerzo 9 en un orificio 11 a través de al menos uno de los adaptadores terminales 3. El elemento de refuerzo 13 es preferentemente una cuña que divide el elemento de refuerzo 9 y apuntala con las paredes externas del orificio pasante 11. De modo alternativo, dos o más elementos de refuerzo de fibra de vidrio reforzado están sujetos en un orificio pasante 11, y una cuña entre estos elementos de refuerzo asegura que los elementos de refuerzo estén sujetos con un ajuste de fuerza en el adaptador terminal en el área del orificio pasante 11.

Description

DESCARGADOR DE SOBRETENSION TIPO JAULA Descripción de la Invención La invención se refiere a un descargador de sobretensión, con un diseño de jaula, como se conoce a modo de ejemplo del el documento JP 62-149511 (número de solicitud). En los sistemas de alimentación, los descargadores de sobretensión están conectados entre líneas vivas y la tierra para disipar cualquier sobretensión en la línea a tierra, y así proteger otros componentes en la red de distribución eléctrica. Un descargador de sobretensión como este contiene antenas de bloques de varistores, las cuales están conectadas entre dos elementos de conexión o adaptador terminal. Este montaje se encuentra instalado en un alojamiento. Para asegurar que los bloques de varistores hagan buen contacto uno con otro aún cuando estén sujetos a cargas mecánicas, es necesario mantener la pila junta bajo presión. En el caso de los descargadores de sobretensión con un diseño de jaula, este se realiza mediante elementos de refuerzo, en general varillas o cables, preferentemente varillas de plástico reforzadas con fibra de vidrio (varillas de GFC) las cuales son mantenidas bajo tensión en los dos adaptadores terminales. Un problema con los descargadores de sobretensión tal como estos es fijar los elementos de refuerzo de modo seguro a los adaptadores terminales de modo para lograr la fuerza necesaria aún cuando las cargas mecánicas que tienen lugar cuando los descargadores de sobretensión son instalados al aire libre. En la solicitud de patente Japonesa antes mencionada, este problema se soluciona suministrando ranuras en la dirección de apilamiento de los bloques de varistores en las adaptadores terminales, en las cuales son insertados los elementos de refuerzo, y equipando el extremo de los elementos de refuerzo con un roscado en el cual se atornilla una tuerca cuyo diámetro es mayor que el del ranura en la adaptador terminal, sosteniendo así el elemento de refuerzo - esencialmente por medio de un enclavamiento. Aunque un descargador de sobretensión puede ser diseñado de modo efectivo de esta manera, existe un problema al cortar el roscado en las varillas GFC que son utilizadas como elementos de refuerzo, sin dañarlas. Esto es muy complicado y costoso. La Patente Europea EP 93 915 343.3 describe otras formas posibles de permitir que los elementos de refuerzo se fijen en los adaptadores terminales de un descargador de sobretensión. En particular, el presente documento propone que los elementos de refuerzo sean fijados por medio de un clavo o tornillo que se extiende en los ángulos rectos de la dirección longitudinal de los elementos de refuerzo y pasa a través de un orificio a través de las varillas. El clavo y tornillo son luego sostenidos en la ranura correspondiente u orificio roscado en el adaptador terminal.

Aunque es considerablemente más simple hacer un orificio en la dirección en los ángulos del lado derecho de la dirección en la cual se extienden las varillas GFC que son utilizadas como elementos de refuerzo de vidrio que cortar un roscado en ellas, este diseño implica el riesgo de reforzar elementos debilitados en el área del orificio, de modo tal que se rompan. La patente Europea antes citada además también describe la capacidad de fijar los elementos de refuerzo en los adaptadores terminales por medio de una cuña. Para este propósito, una cuña que corre en la dirección del centro de la pila de bloques de varistores está posicionada entre cada elemento de refuerzo y una superficie correspondientemente inclinada de la adaptador terminal, y las dos son sostenidas juntas, sujetas a presión radial, por una parte exterior del adaptador terminal. Cuando las cargas de tracción son aplicadas a los elementos de refuerzo, las cuñas son extraídas juntas por fricción estática y aseguran que los elementos de refuerzo sean sostenidos con un cierre de fricción entre la cuña asociada y el adaptador terminal.

En el presente descargador de sobretensión, los elementos de refuerzo son preferentemente tiras delgadas, con secciones cruzadas en la forma de segmentos circulares, compuestos de material de plástico de fibra de vidrio reforzada, para ser preciso de modo tal que la curvatura de elemento de refuerzo de fibra de vidrio reforzada corresponde al radio de curvatura de los bloques de varistores.

El diseño conduce a dificultades cuando el alojamiento aislante está formado por moldeo o revestimiento por extrusión, ya que es fácil para las cavidades permanecer entre el. elemento de plástico de fibra de vidrio reforzada y los bloques de varistores. Las descargas parciales pueden tener lugar en cavidades tales como estas, asociadas con el riesgo de daño al aislamiento cuando es cargada continuamente por calentamiento adicional y por canales de descarga disruptiva de erosión que se desarrollan desde el punto de descarga parcial. Además, los elementos de refuerzo de fibra de vidrio reforzada formados de esta manera son complejos y costosos de fabricar. El objeto de la presente invención es suministrar un descargador de sobretensión con un diseño de jaula, el cual impide las desventajas antes mencionadas y es adecuado para la producción en masa a bajo costo. De acuerdo con la invención, el objeto es logrado mediante un descargador de sobretensión de acuerdo con la reivindicación 1 o 2. Las reivindicaciones dependientes se refieren a otros aspectos ventajosos de la invención. La invención será descripta en detalle en el siguiente texto con referencia a los dibujos anexos, en los cuales: La Figura 1 ilustra una vista general de un descargador de sobretensión de este tipo genérico, con el alojamiento exterior parcialmente cortado; La Figura 2 ilustra una vista planta del adaptador terminal del descargador de sobretensión de acuerdo con la invención; La Figura 3 ilustra una vista en corte a lo largo de la línea A-A en la Figura 2; La Figura 4 ilustra una vista seccionada a lo largo de la línea B-B de la Figura 2 con una cuña insertada; y La Figura 5 ilustra una vista seccionada a lo largo de la línea B-B de la Figura 2 con una cuña insertada, de acuerdo con una segunda modalidad. » El descargador de sobretensión con un diseño de jaula como se ilustra en la Figura 1 contiene al menos un bloque de varistor 1. Los discos de cerámica conocidos con una resistencia dependiente de la tensión (resistor variable) son utilizados como bloques de varistores 1. En voltajes bajos, operan virtualmente como aislantes perfectos, mientras tienen buena conductividad en altos voltajes. Los bloques de varistores comercialmente disponibles son fabricados en base a óxido de zinc (ZnO). Sin embargo, la invención no está restringida a descargadores de sobretensión de óxido de zinc tal como estos, y otros óxidos de metal así como también carburo de silicona, por ejemplo, también pueden utilizarse para los bloques de varistores. Además de los bloques de varistores 1, la pila también puede contener otros bloques, tal como bloques de metal o bloques de descarga disruptiva, para de este modo igualar la longitud del descargador de sobrevoltaje a los requerimientos del fin respectivo.

Los bloques de varistores 1 comercialmente disponibles son en la forma de cilindros circulares can un diámetro de, por ejemplo 5 cm y una altura de aproximadamente 4 cm. Los electrodos de aluminio, los cuales no se muestran en detalle, están fijados a ambos lados de los bloques de varistores 1 para asegurar un mejor contacto. También es normal ubicar discos delgados de aluminio o elementos elásticos, los cuales no se muestran, entre los bloques de varistores 1 para mejorar el contacto. Una pila formada por bloques de varistores de apilamiento 1 tal como estos y posiblemente bloques de metal uno encima del otro es sostenida entre dos adaptador terminales 3, en el-descargador de sobretensión como se ilustra en la Figura 1. Los adaptadores terminales normalmente están formados de aluminio o acero inoxidable y están diseñados de modo tal que pueden ser fácilmente incluidos en las instalaciones eléctricas existentes o redes de distribución de alimentación, por ejemplo por medio de un tornillo central 4, el cual proyecta hacia fuera al descargador de sobretensión y hace buen contacto eléctrico con los bloques de varistores 1. Para protección contra el medio ambiente, estos descargadores de sobretensión están rodeados por un alojamiento exterior 5, a veces compuesto de silicoha. Este alojamiento puede estar formado por pulverización o moldeo. Las pantallas 7 están formadas en la parte exterior del alojamiento 5, para alargar el trayecto de corrimiento para el presente. Cuando son utilizados en un ambiente externo, los descargadores de sobretensión están sujetos a momentos de curvatura considerable como resultado de las fuerzas que son transmitidas a través, de las líneas eléctricas que están conectados a los mismos. Por lo tanto es necesario asegurar que, aun cuando se someten a cargas mecánicas relativamente mayores, se mantiene el contacto entre los bloques de varistores 1 y de los adaptadores terminales, y que la fractura de los bordes de los bloques de varistores como resultado de la inclinación entre dos bloques de varistores adyacente es evitada. Para lograr esto, las varillas de plástico de fibra de vidrio reforzada o cables 9 son fijados entre las dos adaptadores terminales 3, como elementos de refuerzo. Estos sostienen los bloques de varistores 1 juntos entre los dos adaptadores terminales 3, con una carga de tensión. Además, los elementos de resorte también son ocasionalmente insertados en la pila de los bloques de varistores 1 para de esta manera asegurar el contacto aún en el caso de fluctuaciones de temperatura o similares. En el siguiente texto, los elementos de anclaje son mencionados como varillas 9, sin que esto signifique ninguna limitación para la invención. La Figura 2 ilustra una vista plana de un adaptador terminal de un descargador de sobretensión de acuerdo con la invención.

El adaptador terminal 3 posee esencialmente la forma de un bloque cilindrico-circular, cuyo diámetro es mayor al de los bloques de varistores. Los orificios pasantes 11 que corren a lo largo de la circunferencia del adaptador terminal en la dirección de la pila se encuentran formados en el área radial del adaptador terminal, proyectándose más allá de los bloques de varistores. Otro orificio pasante 25 para el tornillo central 4, preferentemente con un roscado interno, está formado en el centro del adaptador terminal. Al menos en una subsección, las secciones transversales de los orificios pasantes 1 no son circulares, y son preferentemente ensanchados en la dirección tangencial en el lado del adaptador terminal enfrentándose hacia fuera desde los bloques de varistores. La modalidad ilustrada muestra ocho orificios pasantes, aunque es posible cualquier otro número, por ejemplo tres o cuatro orificios pasantes 11. La Figura 3 ilustra una sección transversal a través de un adaptador terminal 3 a lo largo de la línea A-A en la Figura 2. La Figura 4 ilustra una vista detallada de un orificio pasante 11 tal como este, en una vista seccionada a lo largo de la línea B-B de la Fig. 2. Como puede observarse aquí, el orificio pasante 11 posee una primera sección cónica y una segunda sección 11a que corre en línea recta. La forma de la sección recta 11a está diseñada para coincidir con la varilla de fibra de vidrio reforzada 9 para rodearla con un ajuste correcto. El orificio pasante preferentemente tiene una sección transversal circular en el área de la segunda sección. La primera sección 11b es ensanchada cónicamente en una sola dirección. Se prefiere un ángulo de aproximadamente 5o como el ángulo de inclinación de las superficies cónicas. Como se ilustra en la Figura 4, una varilla 9 de fibra de plástico reforzada es sostenida en el orificio pasante 11 y una cuña 13 es llevada a la varilla 9, para dividirla. Una pluralidad de varillas de plástico de fibra de vidrio reforzada es montada de este modo al adaptador terminal 3 a ambos lados de la pila de bloque de varistor con las cuñas 13, a lo largo de la circunferencia de los bloques de varistores. Para que sea más fácil la inserción de las cuñas, es posible suministrar las varillas de fibra de vidrio reforzada con una ranura en sus superficies terminales, dentro de las cuales se dirigen las cuñas durante la producción. El diseño de acuerdo con la invención de las adaptadores terminales 3 con sus orificios pasantes 11 y la sección cónica 11b en conjunción con la cuña 13 y las varillas de fibra de vidrio reforzada 9 da como resultado dos mitades de la varilla de fibra de vidrio reforzada 9 presionadas firmemente contra las paredes laterales que corren en forma oblicua desde la sección cónica 11 d en el área en la cual la varilla 9 es dividida. Esta conexión de cuña se hace aún más estrecha mediante la aplicación de carga de tensión a las varillas de plástico de fibra de vidrio reforzada 9, con la varilla de fibra de vidrio reforzada siendo sostenida con un ajuste de fuerza en el orificio 11 a través del adaptador terminal 3. Los ensayos han demostrado que esto permite que las varillas de fibra de vidrio reforzada 9 sean montadas en los adaptadores terminales 3 de modo tal que asegure que son sostenidas de modo seguro hasta que las varillas de fibra de vidrio reforzada 9 alcance su punto de rotura. Para mejorar la conexión entre la cuña 13 y las varillas de fibra de vidrio reforzada 9, es posible formar bordes de corte en las superficies de la 13 en a ángulos rectos a la dirección de la varilla de la varilla de plástico de fibra de vidrio reforzada 9, cortando en la varilla de fibra de vidrio reforzada 9 cuando es cargada. Con el fin de proteger la conexión de la cuña y la totalidad del descargador de sobretensión contra la humedad, es posible sellar el orificio pasante 11 con un compuesto de silicona luego de la inserción de las varillas y las cuñas. Durante la producción, primero de todo se suministra un adaptador terminal 3 con varillas de fibra de vidrio reforzadas 9 y se insertan las cuñas 13. Los bloques de varistores 1 son insertados desde el lado abierto dentro de la "jaula" que es formada de este modo, durante cuyo proceso se debe tener cuidado de que los bloques de varistores estén dispuestos de modo central y que una distancia constante sea mantenida entre las superficies externas y las varillas de plástico de fibra de vidrio reforzado 9. Uno o más resortes de curvatura pueden ser insertados en la pila de bloques de varistores. Del mismo modo, se pueden utilizar planchas y bloques de aluminio para igualar la longitud de la pila tan correctamente como se planificó. Una vez que los discos de varistores y los resortes de curvatura han sido insertados, se adaptan los segundos adaptadores terminales 3, con las varillas de fibra de vidrio reforzada 9 que pasan a través de los orificios pasantes 11 adecuados. Con la pila entera presionada por una fuerza externa, las cuñas 13 son luego conducidas a las varillas, y los tornillos 4 son introducidos a través de los adaptadores terminales 3 para hacer contacto con los bloques de varistores 1. La jaula formada de este modo con los bloques de varistores 1 dispuestos en ella es colocada en un molde y es cubierta por extrusión o pulverizada con un silicona de baja viscosidad para formar el alojamiento externa 5, si es apropiado con las pantallas 7. Como se ilustra, las varillas de fibra de vidrio reforzada de acuerdo con la invención preferentemente poseen una sección transversal circular. Esto significa que las varillas 9 pueden ser rodeadas relativamente fácil y completamente con una silicona de baja viscosidad, y que la silicona de baja viscosidad también penetre completamente dentro del espacio entre las varillas de fibra de vidrio reforzada 9 y la superficie externa de los bloques de varistores 1. En comparación con la sección transversal en la forma de segmentos circulares de la técnica previa, la sección transversal circular ofrece la mayor ventaja de que solamente hay un área muy pequeña en la cual la distancia entre las varillas 9 y los bloques de varistores 1 es mínima. Esta área pequeña puede ser llenada sin ningún problema con la ayuda de siliconas convencionales de baja viscosidad y técnicas conocidas de pulverización y moldeo. Las varillas de plástico de fibra de vidrio reforzada 9 con una sección transversal circular se encuentran comercialmente disponibles, y su costo de fabricación es bajo. La Figura 5 ilustra una segunda modalidad de acuerdo con la invención. En esta modalidad, el orificio pasante 11 posee una sección transversal oval a través de toda su trayectoria. Sin embargo, la división del orificio pasante 11 en una sección recta 11a y una sección cónica 11b es retenida. Las dos secciones 11a y 11b del orificio pasante en esta modalidad difieren solamente en el tamaño del eje mayor del ovalo. De acuerdo con la segunda modalidad, dos varillas de plástico semicirculares de fibra de vidrio reforzada 9 son insertadas en cada orificio pasante 11. Permanece un espacio en toda la longitud del descargador de sobretensión entre dos varillas 9 en un orificio pasante. El tamaño de este espacio puede ser de aproximadamente 5 mm, aunque los anchos de espacios más grandes o más pequeños también son posibles.

Las varillas de fibra de vidrio reforzada 9 tal como estas con una sección transversal semicircular pueden formarse fácilmente relativamente por delíneación, mediante la elección de una herramienta adecuada para la producción de las varillas. De acuerdo con la invención, en la presente modalidad, las varillas 9 y la cuña asociada 13 están dispuestas de modo tal que el espacio entre las dos varillas 9 en un orificio pasante 11 corre radialmente con respecto a la pila de los bloques de varistores 1.

Esto tiene la ventaja de que, durante la construcción del alojamiento exterior, la silicona de baja viscosidad puede penetrar mejor y más efectivamente dentro del espacio entre las varillas 9 y los bloques de varistores 1. Como en el caso de la primera modalidad, también es posible en el caso de esta modalidad proporcionar la cuña 13 con los correspondientes bordes de corte, para aumentar la fuerza de conexión entre la cuña 13 y las varillas de fibra de vidrio reforzada 9. Una vez más, los ensayos con esta modalidad han demostrado que la conexión de cuña de las varillas de plástico de fibra de vidrio reforzada 9 al adaptador terminal 3 es mantenida al punto de rotura de las varillas de fibra de vidrio reforzado 9. La construcción en la forma de dos varillas de plástico semicirculares 9 de fibra de vidrio reforzado en proceso, en comparación con la división de una sola varilla 9 con una cuña de acuerdo con la primera modalidad, ofrece la ventaja de que esto hace posible evitar el daño de las varillas 9. Aunque las modalidades preferidas de la invención han sido descritas anteriormente, la invención no se limita a estas modalidades. En particular, no hay necesidad de asegurar que las varillas de plástico de fibra de vidrio reforzado 9 en los dos adaptadores terminales 3 del mismo modo. Por ejemplo, en vez de varillas de fibra de vidrio reforzado 9, también seria posible utilizar "alambres", en cuyo caso estos son guiados sobre un hombro en uno de los adaptadores terminales para fines de anclaje, y son unidos a los elementos de anclaje de acuerdo con la invención solamente en el adaptador terminal opuesto.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Un descargador de sobretensión que tiene: al menos un bloque de varistor; dos adaptadores terminales, los cuales están dispuestos en lados opuestos del bloque de varistor; al menos un elemento de refuerzo que sostiene el bloque de varistor y los adaptadores terminales juntos; al menos un elemento de anclaje, el cual sostiene el elemento de refuerzo en un orificio a través de al menos uno de los adaptadores terminales; caracterizado porque el elemento de anclaje es una cuña la cual divide el elemento de refuerzo en su dirección longitudinal y lo apuntala contra las paredes externas del orificio pasante.

2. Un descargador de sobretensión que tiene: al menos un bloque de varistor; dos adaptadores terminales, los cuales están dispuestos en lados opuestos del bloque de varistor; al menos dos elementos de refuerzo los cuales sostienen el bloque de varistor y los adaptadores terminales conjuntamente; al menos un elemento de anclaje, el cual sostiene el elemento de refuerzo en un orificio a través de al menos uno de los adaptadores terminales; caracterizado porque al menos dos elementos de refuerzo son sujetados en el orificio a través de un adaptador terminal, con el elemento de anclaje siendo una cuña común la cual apuntala los elementos de refuerzo en un orificio pasante uno contra otro y contra las paredes externas del orificio pasante.

3. Un descargador de sobretensión de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el bloque o bloques de varistores está o están formados de un óxido de metal, preferentemente de óxido de zinc.

4. Un descargador de sobretensión de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los adaptadores terminales están formados de un metal, preferentemente de aluminio.

5. Un descargador de sobretensión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el descargador de sobretensión tiene un alojamiento con pantallas.

6. Un descargador de sobretensión de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque. el alojamiento externo está formado por pulverización o moldeo can una silicona de baja viscosidad.

7. Un descargador de sobretensión de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque se proporciona un espacio entre los dos elementos de refuerzo de fibra de vidrio reforzado de un orificio pasante sobre la longitud completa del descargador de sobretensión.