NO119709B - - Google Patents

Description

Gnistgapstabel, fortrinnsvis for ventilavledere.

Gnistgapstabler for ventilavledere be-står i alminnelighet av et antall skivefor-mede, metalliske elektroder, mellom hvilke der dannes et antall seriekoblede gnistgap-strekninger. Gnistgapstabelens funksjon i ventilavlederen er for det første å isolere når der bare ligger normal driftsspenning

— vanlig vekselspenning — over avlederen,

for det annet å tenne når en overspenning av en viss høyde overlagres på denne vekselspenning og for det tredje atter å slukke lysbuen og isolere når overspenningen har passert og bare den normale driftsspenning står tilbake. Slukningen finner normalt sted ved den første nullgjennomgang av driftsspenningen etter at overspenningen har passert. Slukkeevnen for et gap av en gitt konstruksjon henger dels sammen med den av overspenningen frembrakte støt-strøms størrelse og tidsform, dels med stør-relsen av den av driftsspenningen frem-drevne såkalte følgestrøm i tiden mellom støtstrømmens passasje og lysbuens sluk-ning ved en påfølgende nullgjennomgang av driftsspenningen. I denne forbindelse skal bemerkes at de i praksis opptredende overspenninger er stort sett kjent hva an-går størrelse og forekomstfrekvens, mens følgestrømmens størrelse er en konstruktiv variabel. En karakteristisk utviklingsten-dens ved moderne ventilavledere er at følgestrømmen gis høyere og høyere verdier, hvilket med hensyn til ventilavlede-rens spenningsavhengige motstand inne-bærer forbedrede beskyttelsesegenskaper ved anordningen. En forutsetning for denne utvikling er imidlertid at de i stabelen inn-

gående gnistgap har en tilstrekkelig slukkeevne.

Slukkeevnen for en enkel gnistgap-strekning mellom metallflater som befinner seg i kort avstand fra hinannen, beror på at den i lysbuen oppvarmede gassmasse og lysbuens fotpunkter på elektrodene hurtig avjoniseres og avkjøles ved at varmen ledes vekk i elektrodemetallene. Visse eksperi-menter tyder på at det er fordelaktig om gassvolumet mellom to elektroder har fri-het til å ekspandere, hvilket forutsetter at gapelektrodens ytre kant ikke anvendes sammen med et ringformet, isolerende støtteelement, se f. eks. den i svensk patent 109 211 beskrevne stabeltype.

Foreliggende oppfinnelse vedrører gnistgapstabler med ved periferien frie elektrodeplater og tar sikte på ytterligere å øke deres slukkeevne. En svakhet ved den tidligere anordning har nemlig vist seg å være at lysbuen under følgestrømsinter-vallet løper fra tennstrekningen frem til den frie kant. Hvis følgestrømmen da har en høyere verdi enn man tidligere har brukt, vil avbrenningen på elektrodekanten bli meget kraftig, hvilket kan lede til suk-sessivt overslag til nærliggende elektroder i stabelen. Det er envidere blitt funnet at der i praksis foreligger en maksimalverdi for den løpstrekning som lysbuen tilbake-legger ved forskjellige følgestrømmer in-nenfor hele det i praksis forekommende strømområde. En økning av følgestrømmen fra lave verdier gir til å begynne med veks-lende vandringstendens hos lysbuen, men når man oppnår betraktelig høyere verdier brenner lysbuen fast i elektrodeflaten, hvorved dens vandring begrenses.

Ifølge oppfinnelsen utføres derfor gnistgapstabelen med de på hinannen stablede elektrodeplater, hvis profil er utformet til å danne tennstrekninger mellom på hinannen følgende plater, på slik måte at den korteste løpstrekning for lysbuens fotpunkter langs den frie elektrodeflate fra en tennstrekning til en fri elektrodekant er minst 20 mm. Ytterligere sikkerhet mot at lysbuen på sin vandring når en fri elektrodekant fåes i henhold til en modifika-sjon av oppfinnelsen ved at man gir lysbuen en fortrinnsretning for sin vandring, i det man velger en annen retning enn den mot den nærmeste kant. Denne fortrinnsretning bevirkes ikke av magnetisk blås-ning men ved hjelp av skjermer som reflek-terer eller avbøyer de trykkbølger i gassen som stammer fra den plutselig opptredende støtstrømslysbue. Alternativt eller kombi-nert med denne forholdsregel kan tennstrekningen utføres som en eksentrisk anordnet, vorteformet forhøyning, hvorved oppnåes at trykkbølger reflekteres usym-metrisk i forhold til innersiden av den be-holder hvori stabelen er innsatt. Ved en systematisk vinkelforskyvning av på hinannen følgende tennstrekninger eller av-skjermningsanordninger eller begge deler i stabelen kan dessuten fortrinnsretningen i på hinannen følgende gap legges mot forskjellige punkter langs gapstabelens periferi. Derved minskes sannsynligheten for at lysbuene slår seg sammen rundt elektrode-kantene og således faren for serieoverslag mellom flere elektroder. Ved å utføre tennstrekningen som en eksentrisk anordnet, vorteformet forhøyning som er vinkelforskutt i forhold til tilsvarende forhøyninger i tilstøtende elektrodeplater, oppnåes dessuten den fordel at forhøyningene kan til-veiebringes ved utpresninger av emner av tynt platemateriale uten at de derved opp-stående fordypninger behøver å fylles igjen.

Endel utførelseseksempler på oppfinnelsen skal beskrives under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser oppriss og plan-riss av en elektrodestabel med konsentrisk anordnet tennstrekning samt en ringseg-mentformet skjerm av isolasjonsmateriale, fig. 2 en tilsvarende anordning hvor skjermen utgjøres av en forhøyning av ledende materiale, fig. 3 en elektrodeplate med eksentrisk anordnet tennstrekning og fig. 4 og 5 på hinannen følgende elektrodeplater i stabelen med tennstrekninger og skjermer og med en viss innbyrdes vinkelforskyvning.

På fig. la sees en av tre elektrodeplater

bestående gnistgapstabel, mens fig. lb viser snittet B—B på fig. 1. Hver elektrodeplate 2 er forsynt med en vorteformet for-høyning 1 som sammen med den plane del av den tilstøtende elektrodeplate danner en tennstrekning for lysbuen. Platenes innbyrdes avstand er bestemt av avstands-stykker 3. Disse kan bestå av høyohms isolasjonsmateriale eller av motstandsmateri-ale for styring av spenningsdelingen mellom elektrodeplatene. Avstandsstykkene 3 holdes i stilling av små forhøyninger 5 som f. eks. kan frembringes ved utpresning i elektrodeplaten. Til hver elektrodeplate hører en skjerm 4 av isolasjonsmateriale, som f. eks. kan ha den på tegningen viste ringsegmentform. Også skjermen kan med fordel holdes i sin stilling av små forhøy-ninger 6 i platen. Avstanden mellom for-høyningenes 1 plane del langs den frie elektrodeflate frem til en fri elektrodekant er minst 20 mm. Avskj ermningsanordnin-gen gir lysbuen en fortrinnsretning, i foreliggende tilfelle mot venstre.

Anordningen ifølge fig. 2 atskiller seg fra den på fig. 1 forsåvidt som avskj erm - ningsanordningen utgjøres av en forhøy-ning i elektrodeplaten og er anordnet på motsatt side av tennvorten 1. Forhøynin-gen kan med. fordel bestå av elektrisk ledende materiale og behøver ikke å strekke seg over hele avstanden mellom to på hinannen følgende elektrodeplater.

Som nevnt innledningsvis kan man frembringe en fortrinnsretning for lysbuen ved å anordne tennstrekningen eksentrisk. Denne forholdsregel kan enten foretas uav-hengig av eller i kombinasjon med anordningen av skjermer. På fig. 3 er elektrodeplaten 2 forsynt med en eksentrisk tenn-vorte 1. Den ved eksentrisiteten oppnådde fortrinnsretning blir ytterligere fremhevet ved avstandsstykkene 3 som ligger i umid-delbar nærhet av tennvorten og tjener som avskj ermningsanordning. Avstandsstykkene kan ved dette eksempel ha en i hovedsaken rektangulær form. Avstandsstykkene eller en del av disse kan imidlertid også ut-gjøres av styreimpedanser for styring av spenningsfordelingen, eller av forjonise-ringslegemer som utsender en stråling og derved forjoniserer tennstrekningen.

Fig. 4 viser et eksempel på en systematisk vinkelforskyvning av avskj ermningsanordningene i på hinannen følgende elektrodeplater. På fig. 4a, 4b og 4c er med 2 betegnet tre på hinannen følgende elektrodeplater med konsentrisk anordnede tenn vorter 1. Avskj ermningsanordningene 4 har form av ringsegmenter. De har en vinkelforskyvning i forhold til nestfølgende avskjermningsanordning på 120° og bevir-ker således at lysbuene som dannes i sta-belens forskjellige tennstrekninger, får forskjellige vandringsretninger. Platene holdes i riktig innbyrdes stilling ved hjelp av elementene 3 som kan være avstandselementer og/eller styremotstander og/eller joniseringsanordninger.

En systematisk vinkelforskyvning er også tilstede ved den på fig. 5 viste stabel.

Fig. 5a, 5b og 5c viser tre på hinannen føl-gende elektrodeplater 2 med eksentrisk anordnede tennvorter 1. Avskjermhingsan-ordninger 4 som også i dette tilfelle har form av et ringsegment, er anbrakt i samme relative stilling for de tre elektrodeplaters vedkommende. Både avskjermningsanord-ningene og vortene er innbyrdes vinkelforskutt på hinannen følgende elektrodeplater, i dette tilfelle med 120°. Denne forskyvning foretas i virkeligheten på den måte at selve platene med de på disse anordnede tennvorter og avskj ermningsanordninger er vinkelforskutt. Ved vinkelforskyvning av både tennstrekninger og avskj ermningsanordninger oppnår man at lysbuene mellom elektrodeplatene får nøyaktig fastlagte for-trinnsretninger som er innbyrdes vinkelforskutt.

Som det fremgår av fig. 5 holdes også i dette tilfelle platene i riktig innbyrdes avstand ved hjelp av elementer 3 som kan være avstandselementer, styreimpedanser og/eller joniseringsanordninger. Deres antall pr. plate velges hensiktsmessig slik i forhold til platenes vinkelforskyvning at elementene på på.hinannen følgende plater vil ligge overfor hinannen, dvs. danne støttepilarer gjennom gnistgapstabelen. Derved får stabelen ved sammensetningen den ønskede mekaniske stivhet. Denne anordning forutsetter at antallet elementer 3 er lik eller et multiplum av antallet for-skyvningstrinn i syklussen. Ved eksemplet tilsvarende tre elementer pr. plate tre for-skyvningstrinn på hvert 120°. Også for anordningen ifølge fig. 5 gjelder at selve avstandselementene 3 kan utgjøre avskj ermningsanordninger. Den ringsegmentf ormede skjerm 4 kan da sløyfes. I dette tilfelle for-skyves avstandselementene 3 hensiktsmessig 60° i forhold til den viste stilling. TEt av elementene kommer da til å ligge mellom tennvorten og den nærmeste frie elektrodekant og bidrar således til at lysbuen etter ténningen i tennstrekningen vandrer i hovedsaken i motsatt retning. Den relative stilling mellom avstandselementene og tennvortene bibeholdes ved at de sammen, hensiktsmessig ved vinkeldreining av elektrodeplaten, vinkelforskyves i forhold til anordningene på den nærmestliggende elektrodeplate.

Ved samtlige utførelser er forhøynin-gene i elektrodeplatene, dvs. tennvortene 1, forhøyningene 4 og festeanordningene 5 og 6, hensiktsmessig tilveiebrakt ved utpresning av elektrodeplater av tynt platemateriale. De fordypninger som på denne måte oppstår på utpresningsstedenes mot-satte side, utgjør ingen ulempe når elektrodeplaten på dette sted ikke nødvendigvis behøver å være plan. I denne henseende byr den systematiske forskyvning av ekssen-trisk anordnede tennvorter ytterligere den fordel at tennvorten på en elektrodeplate vil ligge rett overfor en plan del av den følgende plate.

Som allerede nevnt er oppfinnelsen ikke bundet til den for avskj ermningene viste ringsegmentform. Ved de fleste utfø-relser kan avskjermningsanordningen bestå av isolerende eller ledende materiale. Ved samtlige utførelser kan også de for øvrig mellom platene anordnede elementer, så-som avstandselementer, styremotstander og joniseringsanordninger utgjøre avskjerm-ningsanordninger for å tilveiebringe en fortrinnsretning for lysbuens vandring.

Claims (10)

1. Gnistgapstabel, fortrinnsvis for ventilavledere med på hinannen stablede, innbyrdes atskilte elektrodeplater, hvor de mellom de forskjellige elektrodeplater dannede rom ved platenes periferi står i fri forbindelse med hinannen og hvor platenes profil er utformet for å danne tennstrekninger for en lysbue mellom på hinannen følgende plater, karakterisert ved at den korteste løpstrekning for lysbuens fotpunkter langs den frie elektrodeflate fra én tennstrekning til en fri elektrodekant er minst 20 mm.

2. Gnistgapstabel ifølge påstand 1, karakterisert ved at en avskj ermning som gir lysbuen en fortrinnsretning er anordnet i nærheten av tennstrekningen mellom på hinannen følgende elektrodeplater.

3. Gnistgapstabel ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at minst én av to på hinannen følgende elektroder er forsynt med en eksentrisk anordnet, vorteformet forhøyning for å danne en tennstrekning.

4. Gnistgapstabel ifølge påstand 3, karakterisert ved at på hinannen følgende tennstrekninger i stabelen er innbyrdes vinkelforskutt.

5. Gnistgapstabel ifølge påstand 2, karakterisert ved at på hinannen følgende skjermeanordninger i stabelen er innbyrdes vinkelforskutt.

6. Gnistgapstabel ifølge påstand 4, karakterisert ved at på hinannen følgende skjermeanordninger i stabelen er innbyrdes forskutt med samme vinkel som på hinannen følgende tennstrekninger.

7. Gnistgapstabel ifølge påstand 2, 3, 5 eller 6, karakterisert ved at avskj erm - ningsanordningene utgjøres av avstandselementer, styreimpedanser eiler forjoni-seringslegemer mellom elektrodeplater.

8. Gnistgapstabel ifølge påstand .2, 3, 5 eller 6, karakterisert ved at avskj ermningsanordningene er dannet av forhøynin-ger i elektrodeplater.

9. Gnistgapstabel ifølge påstand 7, karakterisert ved at antallet avstandselementer og/eller styreimpedanser mellom to på hinannen følgende elektrodeplater er slik valgt i forhold til deres vinkelforskyvning at de hver for seg eller sammen danner støttepilarer gjennom gnistgapstablen.

10. Gnistgapstabel ifølge påstand 1, karakterisert ved at elektrodeplatenes profil er frembrakt ved utpresning av et emne av tynt platemateriale.