NO165898B - Elektrisk isolator som omfatter dielektrisk glassmaterial. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en elektrisk isolator med dielektrisk glassmaterial og særlig for bruk ved effektfor-deling ved høy eller midlere spenning, hvor enten utglødet eller sterkt varmebehandlet dielektrisk soda/kalkglass vanligvis anvendes.

I visse stive isolatorer av pinne- eller stolpetype, forbindes en elektrisk leder direkte til hodet av det dielektriske material, og dette innebærer spesielle mekaniske styrkefordringer for vedkommende glassmaterial for å oppnå sikring mot tilfeldig brudd av det dielektriske hodet og mulig nedfall av lederen.

For visse anvendelser er derfor driftsfordringene særlig strenge og omfatter en viss evne til å motstå plutselige temperaturforandringer av størrelseorden 70°C, samt en evne til å motstå tilfeldige slagpåvirkninger.

Utglødede dielektriske glassmaterialer er ikke i stand til å oppfylle de ovenfor angitte temperaturspesifikasjoner og gir utilstrekkelig slagmotstand. Sterkt varmeherdede dielektriske glassmaterialer er imidlertid i stand til å motstå plutselige temperaturforandringer på meget mer enn 100°C og oppviser god slagmotstand på grunn av sine meget høye overflatespenninger.. Et glassmaterial av denne type og med en tykkelse på omkring 10 til 15 mm oppviser faktisk en hovedsakelig parabelformet spenningskurve over sin tykkelse. Trykkspenningene ved materialoverflaten kan da nå flere hundre megapascal, mens de indre strekkspenninger ligger meget nær halvparten av de ytre trykkspenninger. Når et sådant dielektrisk material utsettes for en slagpåkjenning med en energi større enn den som ligger i glassets forspenning, inntreffer imidlertid en fullstendig nedbrytning av det dielektriske material.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å frembringe en isolator med dielektrisk glassmaterial og som er fri for den sistnevnte ulempe, samtidig som det oppfyller de øvrige ovenfor angitte fordringer.

Oppfinnelsen gjelder således en elektrisk isolator som omfatter minst ett dielektrisk glassmaterial av soda/kalktype og med en midlere tykkelse på 10 til 15 mm, hvor materialet oppviser en hovedsakelig parabelformet spenningskurve.

På denne bakgrunn av kjent teknikk har da det dielektriske glassmaterial i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at trykkspenningene ved glassmaterialets overflate ligger innenfor området 30 til 80 MPa, mens maksimalverdien av de indre strekkspenninger ligger innenfor området 15 til 40 MPa på ethvert sted i materialet.

Sådanne isolatorer i henhold til foreliggende oppfinnelse kan særlig fordelaktig anvendes som stive elektriske isolatorer, hvilket vil si isolatorer som er utført som stiv bærer av en opphengt luftledning for effektoverføring. Denne bæreisolator kan være av pinnetype og bestå av ett eller flere dielektriske materialer av ovenfor angitt art og som er innbyrdes sammen-føyd. En sådan isolator monteres stivt på en bærende stav eller pinne som rager inn i enden av det dielektriske material. Bæreisolatoren kan også være av stolpetype og bestå av et antall dielektriske deler av nevnte glassmaterial og som er permanent sammenstilt på en metallbasis montert på en bærer.

Ytterligere særtrekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følgende beskrivelse av utførelseeksempler under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser skjematisk og delvis i snitt en dielektrisk

del av en isolator i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 er en grafisk fremstilling av spenningsfordelingen over glassets tykkelse for det dielektriske material som er vist i fig. 1. Fig. 3 er en meget forenklet skjematisk skisse som, delvis i snitt, viser en stiv isolator av pinnetype og utført i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 viser skjematisk en stiv isolator av stolpetype og utført i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 viser en dielektrisk del 1 av en isolator i henhold til oppfinnelsen, og hvis hode 2 er utstyrt med spor 3 og 4 for å bære en overliggende luftledning. Denne dielektriske del er utført i soda/kalkglass og har en midlere tykkelse på 10 til 15 mm. Spenningsfordelingen over glassets tykkelse er opp-tegnet i fig. 2, med spenningsverdiene C angitt i megapascal langs Y-aksen og tykkelsen e angitt i millimeter langs X-aksen.

Spenningskurven A er parabelformet. Denne kurve tilsvarer det ideelle tilfelle hvor vedkommende glassplate har parallelle sider.

Trykkspenningene ved overflaten kan måles ved en metode som er beskrevet av D. B. Marshall og B. R. Lawn i "The Journal of the Ceramic Society", februar 1977, bind 60, nr. 1-2.

Verdiene av de indre strekkspenninger utledes fra de ovenfor angitte verdier ved beregning.

I det angitte eksempel er maksimalverdien av de ytre trykkspenninger 60 MPa, mens største verdien av de indre strekkspenninger er 30 MPa.

Et sådant dielektrisk material er i stand til å motstå plutselige temperaturforandringer på minst 90°C. Slagstyrken er minst tre ganger den tilsvarende verdi for utglødet glass. Selv ved en slagpåvirkning av tilstrekkelig styrke til å bryte isolatoren, vil ingen fullstendig oppstykning av det dielektriske material finne sted.

De samme tre ovenfor angitte resultater er også oppnådd for andre dielektriske glassmaterialer hvis maksimale trykk-spenningsverdier faller innenfor området 30 til 80 MPa,

mens de høyeste strekkspenningsverdier i dette tilfelle ligger mellom 15 og 40 MPa.

For høyere spenningsverdier vil en viss utpreget oppstykning begynne å opptre, mens evnen til å motstå termiske sjokk og slagpåkjenninger vil bli utilstrekkelig ved lavere spenningsverdier. Fig. 3 og 4 viser to meget fordelaktige anvendelser av dielektrisk material i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 viser en stiv isolator av pinnetype og montert på en bærer 15. Denne isolator omfatter en første dielektrisk del 11 av samme art som angitt i fig. 1 og utstyrt med to spor 13 og 14, samt en annen dielektrisk del med samme spenningsegen-skaper som oppnådd i delen 11. En metallpinne 16 festet til hodet på den dielektriske del 12 tjener til å fastholde isolatoren 10 som helhet på bæreren 15.

Fordelen ved de dielektriske materialer som anvendes i isolatorer i henhold til oppfinnelsen er åpenbar når de utsettes for en slagpåvirkning med mer energi enn den energi som ligger i glassmaterialets forspenning. I stedet for et gjennombrudd av det dielektriske material som helhet, fremkom-mer da et rent avbrudd av ett eller flere stykker fra skjørtet av vedkommende dielektriske del, således at vedkommende luftlinje fortsatt forblir korrekt festet til hodet av isolatoren 10.

Fig. 4 viser en stiv isolator montert på en metallbasis 21 festet til en bærer 22. Denne isolator 20 er bygget opp av et antall dielektriske deler 30 som er stablet på hverandre samt fastholdes inne i hverandre for dannelse av en isolatorstolpe. Hodet på den øverste dielektriske del omfatter to spor 33 og 34 for en overliggende luftledning. Ved en utførelse av denne art kan en oppstykning av to påfølgende dielektriske deler medføre nedfall av luftledningen. Foreliggende oppfinnelse innebærer da en viss sikring mot at dette inntreffer.

Claims (1)

1. Elektrisk isolator som omfatter minst ett dielektrisk glassmaterial av soda/kalktype og med en midlere tykkelse på 10 til 15 mm, hvor materialet oppviser en hovedsakelig parabelformet spenningskurve,karakterisert ved at trykkspenningene ved glassmaterialets overflate ligger innenfor området 30 til 80 MPa, mens maksimalverdien av de indre strekkspenninger ligger innenfor området 15 til 40 MPa på ethvert sted i materialet.