PL183435B1 - Samozaciskowy moduł ochronnika przepięciowego i sposób wytwarzania samozaciskowego modułu ochronnika przepięciowego - Google Patents

Abstract

1. Samozaciskowy modul ochronnika przepieciowego zawierajacy zestaw komponentów elektrycznych tworzacych szereg przejsc pomiedzy koncówkami, znamienny tym, ze li- czne komponenty elektryczne (12,14,18) zawierajace co naj- mniej jedna pare metalowo-tlenkowych warystorów (12) ulozonych w stos w osiowym ukladzie (20), przy czym uklad (20) posiada zewnetrzna powierzchnie i izolacyjny uklad (16, 116, 211, 316) rozlozony na zewnetrznej powierzchni osio- wego ukladu (20), zawierajacego pierwsza warstwe zywicz- nego podloza (22) powiazana z zewnetrzna powierzchnia ukladu i wywiera skierowana osiowo sile na osiowy uklad (20) dla utrzymania komponentów w osiowym ukladzie (20) w stanie wzajemnego polaczenia elektrycznego, przy czym izolacyjny uklad (16) posiada wspólczynnik rozszerzalnosci cieplnej, który jest wiekszy niz wspólczynnik rozszerzalnosci cieplnej komponentów elektrycznych (12, 14, 18) ponadto izolacyjny uklad (16) ma druga warstwe zywicznego podloza (25) zwiazana z pierwsza warstwa z ywicznego podloza (22) i pierwsza wzmacniajaca warstwe (24) zawierajaca ulozone z odstepami tasmy wzmacniajace osadzone w drugiej zywicz- nej warstwie podloza (25) i rozciagajacej sie wzdluz calego osiowego ukladu (20). 35. Sposób wytwarzania samozaciskowego modulu ochronnika przepieciowego, znamienny tym, ze liczne ko- mponenty elektryczne wystepujace w module ochronnika grzeje sie wstepnie do temperatury pomiedzy 423K a 533K, porzadkuje sie grzane wstepnie komponenty, wlacznie z przynajmniej jedna para metalowo-tlenkowych warystorów (12) i przewodzacym segmentem plytkowym (1 8 )................ FIG. 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest samozaciskowy moduł ochronnika przepięciowego i sposób wytwarzania samozaciskowego modułu ochronnika przepięciowego. Wynalazek dotyczy elektrycznego osprzętu do rozdzielania mocy. Bardziej szczegółowo, wynalazek dotyczy podzespołów lub modułów, które zawierają nieciągłe elektryczne komponenty i które są stosowane do zabezpieczania urządzeń, takie jak ochronniki przepięciowe. Jeszcze bardziej szczegółowo, wynalazek dotyczy urządzenia i sposobów stosowania osiowej siły ściskającej do składania elektrycznych komponentów, oraz pozostawiania tych komponentów pod naprężeniem ściskającym, w układzie koniec-do-końca odnoszącym się do wnętrza modułu.

W normalnych warunkach pracy osprzęt rozdzielania i przekazywania energii elektrycznej odnosi się do bardzo wąskiego zakresu napięciowego. Pod wpływem rozluźniających uderzeń, przepięć przy przełączaniu, albo innych zakłóceń w układzie, segmenty sieci elektrycznej mogą podlegać chwilowo lub przejściowo poziomem napięciowym, które znacznie przekraczają poziomy, którym podlega wyposażenie podczas normalnych warunkach pracy. Pozostawione bez zabezpieczeń, rzadkie i kosztowne wyposażenie, takie jak transformatory,

183 435 aparatura rozdzielcza, wyposażenie komputerowe, oraz maszyny elektryczne, mogą być uszkadzane lub niszczone przez takie wzrosty napięcia i powodowane przez nie wzrosty przepływów prądowych. Na skutek tego, zabezpieczanie takich urządzeń przed niebezpieczeństwem przepięć za pomocą stosowania ochronników przepięciowych, jest rutynową praktyką w przemyśle elektrotechnicznym.

Ochronnik przepięciowy jest zabezpieczeniem dla urządzenia, które zazwyczaj jest podłączone w układzie równoległym względem kosztownych elementów wyposażenia elektrycznego, tak żeby bocznikować lub zmieniać kierunek prądu indukowanego przez przepięcia, bezpiecznie dokoła wyposażenia, tym samym żeby zabezpieczać osprzęt i jego wewnętrzne obwody przed zniszczeniem. W przypadku zadziałania, ochronnik przepięciowy tworzy przejście prądowe do ziemi, posiadające bardzo niską impedancję w stosunku do impedancji osprzętu, którym jest on zabezpieczany. W ten sposób, wzrosty przepływów prądowych, które w innym wypadku byłyby przewodzone przez osprzęt, są zamiast tego kierowane przez ochronnik do ziemi. Skoro tylko takie okresowe warunki ustępują, ochronnik działa otwierając poprzednio utworzone przejście prądowe do ziemi, tym samym ponownie izolując obwód rozdzielania lub przekazywania, w celu zabezpieczenia nie przemijającego prądu systemowej częstotliwości od „następującego” wzrostu przepływu prądowego do ziemi, taki system prądowej częstotliwości jest znany jako „prąd wywoływany mocą”.

Tradycyjne ochronniki przepięciowe, typowo zawierają wydłużoną osłonę lub obudowę, wykonaną z materiału, który jest izolatorem elektrycznym, parę końcówek elektrycznych przy przeciwległych końcach osłony do załączenia ochronnika pomiędzy przewód napięciowy i ziemię, oraz układ komponentów elektrycznych tworzących szereg przejść pomiędzy końcówkami. Te komponenty typowo zawierają stos elementów posiadających nieliniową oporność zależną od napięcia. Te nieliniowe rezystory lub „warystory” są charakterystyczne przez to, że posiadają stosunkowo wysoki opór przy normalnym napięciu w stanie ustalonym oraz bardzo niski opór, kiedy ochronnik jest poddawany przemijającym przepięciom. Zależnie od typu ochronnika, on może także zawierać jeden lub więcej zespołów iskiemikowych zabudowanych w obudowie izolacyjnej i połączonych elektrycznie w szereg z warystorami. Niektóre współczesne ochronniki zawierają także elementy przekładkowe przewodzące elektryczność, ułożone w linii osiowo z warystorami i zespołami iskiemików. Elektrody o rozmaitych konfiguracjach i typach mogą być również włączone do komponentów układu w tradycyjnych ochronnikach.

Dla należytego funkcjonowania ochronnika jest ważne żeby był utrzymywany kontakt elektryczny pomiędzy końcami różnych komponentów ochronnika napięciowego w układzie. Dla zapewnienia tego, jest stosowane obciążanie siłą osiową elementów w układzie. Takie obciążenie jest typowo wywierane przez zastosowanie sprężyn wewnątrz obudowy do dociśnięcia i zmuszenia do współpracy ułożonych w stos elementów wzajemnie. Dobry kontakt osiowy jest ważny do zapewnienia względnie niskiego oporu styku pomiędzy przylegającymi czołami komponentów, dla zapewnienia względnie równomiernego rozłożenia prądu przepływającego przez elementy, oraz do zapewnienia dobrego przewodzenia ciepła pomiędzy elementami ochronnika w układzie i końcówkami na jego końcach.

Innym konwencjonalnym układem do dostarczania wymaganej siły osiowej jest zawinięcie stosu elementów ochronnika we włókna szklane, tak żeby zaciskały osiowo elementy wewnątrz stosu. Przykłady takich znanych w technice ochronników przepięciowych zawierają opisy patentowe USA o numerach: 5,043,838; 5,138,517; 4,656,555 i 5,003,689. Te opisy patentowe na ogół opisują raczej opracowane techniki nawijania włókien dookoła końców stosu komponentów ochronnika, dla wywarcia odpowiedniej siły osiowej na komponenty w stosie. Pewne zastosowanie tych technik wymagają włączenia specjalnie uformowanych komponentów do stosu, takich jak specjalne końcówki przyłączeniowe na końcach, dla utrzymywania specyficznych przedziałów pomiędzy włóknami (na przykład, opis patentowy USA nr 5,043,839), albo dla utworzenia występów, na których mogą być nawijane włókna (na przykład, opis patentowy USA nr 5,138,517).

183 435

W dodatku, po to by utrzymać osiowy zacisk, te ułożone w stos komponenty ochronnika muszą spoczywać w taki sposób, żeby przepuszczały gazy wydzielane podczas uszkodzeń ochronnika tak, by bezpiecznie wypływały z ochronnika. Czasami, warunki przemijającego przepięcia mogą powodować pewien stopień uszkodzenia jednego lub więcej elementów oporowych. Uszkodzenie odpowiedniej ilości ich może powodować tworzenie się łuku wewnątrz obudowy ochronnika, prowadzące do generowania wysokiej temperatury i wydzielania się gazów, ponieważ komponenty wewnętrzne poddane działaniu łuku elektrycznego odparowywują. To wydzielanie się gazu powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia wewnątrz ochronnika dopóki nie zostaną gazy uwolnione albo przez układ zwalniający ciśnienie lub przez rozerwanie się obudowy ochronnika. Ten typ uszkodzeń ochronników pod działaniem takich warunków może wywołać wyrzucenie komponentów albo ich fragmentów z wielką prędkością we wszystkich kierunkach. Takie uszkodzenia stwarzają potencjalne ryzyko dla personelu i dla osprzętu w najbliższej okolicy.

Były robione próby zaprojektowania i zbudowania ochronników, które nie będą się uszkadzały w sposób powodujący wypadki na skutek wyrzucania komponentów lub ich fragmentów. Jeden taki ochronnik jest opisany w opisie patentowym USA nr 4,404,614, który ujwnia ochronnik posiadający wkładkę nie dzieloną na części i zewnętrzną obudowę, oraz diafragmę uwalniającą ciśnienie umieszczoną przy jego dolnym końcu. Bezoodpryskowy ochronnik jest także ujawniony w opisach patentowych USA, nr-y: 4,656,555; 4,930,039 i 5,113,306. Ochronniki posiadające układ zwalniania ciśnienia utworzony w ich końcach są opisane w opisach patentowych USA, nr-y: 3,727,108; 4,001,651 i 4,240,124. Opis patentowy USA, nr 5,043,838 ujawnia moduł ochronnika owinięty we włókno, który zawiera otwory pomiędzy krzyżującym się wzorem nawojowym. Te otwory są wypełnione żywicą epoksydowa lub podobnym materiałem izolacyjnym, który jest podatny na rozerwanie by umożliwić wyrzucenie gazów.

Jednak pomimo takich udoskonaleń, ochronniki według istniejącego stanu techniki mogą ciągle przypadkowo się uszkadzać z wyrzuceniem na zewnątrz komponentów lub fragmentów komponentów. To się może zdarzać, po części, ze względu na fakt, że nieraz komponenty wewnętrzne w czasie tych uszkodzeń ochronników, pod wpływem działania łuku elektrycznego wyparowują i wytwarzają gazy, które nie mogą być dostatecznie szybko wypuszczone by zapobiec rozerwaniu obudowy ochronnika. Skutkiem tego, ciągle istnieje zapotrzebowanie w tej dziedzinie techniki na ochronnik, który w czasie uszkadzania się, będzie to robił w sposób bezpieczny i nie będzie rozpadał się na fragmenty. Istnieje także zapotrzebowanie na ochronnik, w którym komponenty są osiowo zaciśnięte przy użyciu sprężyny. Z opisu patentowego USA nr. 3,778,743 znane są metalowo-tlenkowe warystory z preparatu tlenkowo cynkowego.

W dalszym ciągu, istnieje też zapotrzebowanie w technice na układ do zaciskania osiowego, układu komponentów ochronnika, który mógłby być stosowany w sposób prosty i łatwy, bez skomplikowanych i kosztownych procedur wytwórczych lub dodawania do stosu komponentów, komponentów specjalnych. Korzystnie byłoby, gdyby układ byl łatwy do zastsowania na zewnętrznych powierzchniach komponentów ułożonych w stos. Dalej byłoby korzystnie, gdyby układ zaciskowy miał postać, która powiększa naciag i siłę oporową zespołu ochronnika. Dalej, urządzenie powinno być wyposażone w układ odgazowywania dla uwalniania gazów pod ciśnieniem i zabezpieczania zespołu elektrycznego od uszkadzania się w sposób niebezpieczny, oraz powinien zapewniać dobre łączenia na każdej powierzchni przylegania, począwszy od stosu metalowo tlenkowych warystorów (MOV) na zewnątrz, bez wymagania skomplikowanych procedur montażowych lub kosztownego marnotrawstwa.

Samozaciskowy moduł ochronnika przepięciowego według wynalazku zawierający zestaw komponentów elektrycznych tworzących szereg przejść pomiędzy końcówkami znamienny tym, że liczne komponenty elektryczne zawierające co najmniej jedną parę metalowo-tlenkowych warystorów ułożonych w stos w osiowym układzie, przy czym układ posiada zewnętrzną powierzchnię i izolacyjny układ rozłożony na zewnętrznej powierzchni

183 435 osiowego układu, zawierającego pierwszą warstwę żywicznego podłoża powiązaną z zewnętrzną powierzchnią układu i wywiera skierowaną osiowo siłę na osiowy układ dla utrzymania komponentów w osiowym układzie w stanie wzajemnego połączenia elektrycznego, przy czym izolacyjny układ posiada współczynnik rozszerzalności cieplnej, który jest większy niż współczynnik rozszerzalności cieplnej komponentów elektrycznych ponadto izolacyjny układ ma drugą warstwę żywicznego podłoża związaną z pierwszą warstwą żywicznego podłoża i pierwszą wzmacniającą warstwę zawierającą ułożone z odstępami taśmy wzmacniające osadzone w drugiej żywicznej warstwie podłoża i rozciągającej się wzdłuż całego osiowego układu.

Pokrycie zawiera podłoże i materiał wzmacniający przy czym warstwy żywicznego podłoża i wzmacniająca warstwa są istotnie stabilne kiedy są poddawane wysokim napięciom elektrycznym i wysokiej temperaturze.

Warstwy żywicznego podłoża zawierają przynajmniej jeden rodzaj termoutwardzalnej żywicy.

Warstwy żywicznego podłoża zawierają przynajmniej dwa rodzaje termoutwardzalnych żywic, przy czym żywice te są wzajemnie kompatybilne.

Termoutwardzalna żywica jest wybrana z grupy zawierającej żywice poliestrowe, fenolowe i epoksydowe, przy czym żywica ta posiada temperaturę utwardzania wyższą niż występującą maksymalna temperatura, podczas uszkadzania się modułu, kiedy jest stosowany w ochronniku przepięciowym.

Materiał warstwy wzmacniającej jest wybrany z grupy zawierającej szkło i ceramikę, przy czym ten materiał wzmacniający dopuszcza do modyfikacji współczynnika rozszerzalności cieplnej izolacyjnego materiału.

Wymieniony materiał wzmacniający jest włóknem szklanym w postaci bardzo drobno podzielonych pasm wzdłuż całkowitej długości osiowego układu.

Przynajmniej jedna warstwa podłoża jest rozmieszczona pomiędzy włóknami i osiowym układem, przy czym warstwy żywicznego podłoża zapewniają powiązanie włókien z osiowym układem.

Włókna są nasycone żywicą i są ułożone przynajmniej w dwie równoległe grupy, z których każda grupa ma postać ciągłego pasma taśmy.

Wszystkie lub część włókien są rozmieszczone spiralnie wokół osiowego układu i rozciągają się na długości osiowego układu.

Włókna są równomiernie wymieszane z warstwami żywicznego podłoża.

Izolacyjny układ pokrycia zawiera segmenty bez włókien, obszary segmentów są równomiernie pooddzielane wzdłuż długości osiowego układu.

Część włókien taśm pierwszej warstwy wzmacniającej jest ułożona w postaci jednej lub więcej grup prostoliniowych rozciągających się na długości osiowego układu, a druga część włókien taśm drugiej warstwy wzmacniającej jest ułożona w postaci jednej lub więcej grup rozciągających się spiralnie na długości osiowego układu, przy czym spiralne grupy kończą się na każdym z końców osiowego układu w postaci przynajmniej czterech nałożonych na siebie zwojów, przy czym każda z spiralnych grup jest rozłożona ponad prostoliniowymi grupami, a pomiędzy wymienionymi prostoliniowymi i spiralnymi grupami jest rozmieszczona warstwa odpowiedniego podłoża.

Prostoliniowe grupy włókien i spiralne grupy włókien są tak rozłożone, że są wyznaczane segmenty z włóknem szklanym powtarzające się równomiernie wzdłuż długości osiowego układu.

Wzmacniające taśmy zawierają wiele żywic częściowo utwardzanych.

Żywiczne warstwy podłoża zawierają ceramikę.

Żywiczne warstwy podłoża zawierają szkło.

Żywiczne warstwy podłoża zawierają gumę silikonową.

Moduł ponadto zawiera układ wentylacyjny.

Układ wentlacyjny zawiera rejony o obniżonej wytrzymałości w izolacyjnym układzie.

183 435

Komponenty elektryczne zawierają przynajmniej jedną parę metalowo-tlenkowych warystorów i przewodzący segment płytkowy rozmieszczony pomiędzy każdą parą metalowotlenkowych warystorów, przy czym segment płytkowy posiada pożłobione powierzchnie, górną i dolną.

Komponenty elektryczne zawierają ponadto przynajmniej jeden zespół iskiemika.

Każda taśma w pierwszej wzmacniającej warstwie jest nasycona częściowo utwardzalną żywicą wprowadzoną do otwartego układu a izolacyjny układ jest osadzany na zewnętrznej powierzchni osiowego układu i wywiera siłę skierowaną w kierunku osiowym na układ, po to by utrzymywać wymienione komponenty w układzie w stanie wzajemnego połączenia elektrycznego jeden z drugim, izoalcyjny układ, posiada współczynnik rozszerzalności cieplnej, który jest większy niz współczynnik rozszerzalności cieplnej komponentów elektrycznych.

Każda taśma pierwszej wzmacniającej warstwy jest nasycona częściowo utwardzalną żywicą umieszczoną w otwartym układzie.

Izolacyjny układ zawiera trzecią żywiczną warstwę podłoża a druga wzmacniająca warstwa zawierająca wiele wzmacniających taśm rozmieszczona spiralnie wokół zewnętrznej powierzchni, rozciąga się na całej długości osiowego układu i kończy się przy każdym końcu tego układu, przy czym druga wzmacnaijąca warstwa i trzecia żywiczna warstwa podłoża jest co najmniej częściowo osadzona w drugiej żywicznej warstwie podłoża.

Izolacyjny układ zawiera czwartą żywiczną warstwę podłoża pokrywającą drugą wzmacniającą warstwę i trzecią żywiczną warstwę podłoża.

Każda taśma drugiej wzmacniającej warstwy jest osadzona w częściowo utwardzonej żywicy włożonej do otwartego osiowego układu a taśmy drugiej wzmacniającej warstwy są węższe niż taśmy pierwszej wzmacniającej warstwy.

Pierwsza i druga wzmacniające warstwy firmują osiowy układ włączający promieniowe przejścia przez ten układ.

Izolacyjny układ jest osadzony na zewnętrznej powierzchni osiowego układu i ma współczynnik rozszerzalności cieplnej większy niż współczynnik rozszerzalności cieplnej osiowego układu po czym są przyłożone osiowo i promieniowo ukierunkowane siły przy normalnych temperaturach tak, że części składowe są utrzymywane w elektrycznym układzie i osiowym wzajemnym ustawieniu.

Taśmy pierwszej wzmacniającej warstwy są usytuowane w przybliżeniu równolegle.

Taśmy pierwszej wzmacniającej warstwy kończą się przy każdym końcu osiowego układu bez pokrywania powierzchni końcowej układu.

Żywica zawiera żywicę termoutwardzalną.

Żywica zawiera żywicę termoutwardzalną wybraną z grupy zawierającej żywice poliestrowe, żywice fenolowe i żywice epoksydowe oraz ich kompatybilne połączenia.

Taśmy pierwszej wzmacniającej warstwy są usytuowane w przybliżeniu równolegle.

Sposób wytwarzania samozaciskowego modułu ochronnika przepięciowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że liczne komponenty elektryczne występujące w module ochronnika grzeje się wstępnie do temperatury pomiędzy 423K a 533K, porządkuje się grzane wstępnie komponenty, włącznie z przynajmniej jedną parą metalowo-tlenkowych warystorów i przewodzącym segmentem płytkowym rozmieszczonym pomiędzy każdą parą metalowotlenkowych warystorów, w osiowy układ posiadający zewnętrzną powierzchnię poprzez umieszczenie komponentów w uchwycie do formowania stosu posiadającego zewnętrzną powierzchnię i bloki końcówkowe przy każdym końcu, wywiera się siłę osiową na końce stosu odpowiednią do zapewnienia dobrego kontaktu elektrycznego pomiędzy komponentami elektrycznymi podczas utrzymywania osiowej siły i utrzymywania komponentów w temperaturze co najmniej 423K, nakłada się na zewnętrzną powierzchnię stosu pierwszej żywicznej warstwy podłoża składającej się przynajmniej z jednego, zdolnego do wzajemnego jednorodnego mieszania się, materiału dielektrycznego posiadającego stabilność przy wysokich napięciach elektrycznych, przy czym każdy z materiałów wybiera się z grupy materiałowej składającej się z żywic termoutwardzalnych, ceramik, szkła i gumy silikonowej;

183 435 nakłada się drugą warstwę podłoża na pierwszą warstwę podłoża przy czym pierwsza warstwa podłoża dopuszcza do szybszego utwardzania się niż druga warstwa podłoża, tak żeby pierwsza warstwa podłoża powiązała się z zewnętrzną powierzchnią osiowego układu i pomieszała się i/lub powiązała z drugą warstwą podłoża, ponadto druga warstwa podłoża posiada stosunkowo bardziej miękki wierzch dający możliwość przynajmniej częściowego osadzenia w niej jednej, lub więcej, wzmacniających warstw taśm, następnie prowadzi się właściwe pokrywanie wierzchu drugiej warstwy podłoża pierwszą wzmacniającą warstwą taśm zawierającą liczne pooddzielane w kierunku promieniowym pasy taśm, impregnowanej żywicą taśma składa się z wielokrotności prostoliniowo ułożonych włókien, włókna są wybrane z grupy materiałowej zawierającej włókno szklane, nylon, sztuczny jedwab i ceramiki, każdy pas taśmy rozciąga się na długości wymienionego stosu, a odstęp pomiędzy sąsiednimi pasami taśmy jest wystarczający do umożliwienia uwalniania gazów ze stosu, podczas wystąpienia jonizacji, podczas stosowania w ochronniku przepięciowym, żywice wybiera się z grupy materiałowej zawierającej żywice poliestrowe, żywice epoksydowe i żywice fenolowe, posiadające stabilność przy wysokich napięciach elektrycznych, po czym utrzymując włókna w stanie nasycenia żywicą nakłada się na drugą warstwę podłoża i pierwszą warstwę taśm, trzeciej warstwy podłoża składającej się z przynajmniej jednego rodzaju, zdolnego do wzajemnego jednorodnego mieszania się, materiału dielektrycznego, posiadającego stabilność przy wysokich napięciach elektrycznych, każdy z materiałów wybiera się z grupy materiałowej składającej się z żywic termoutwardzalnych, ceramik, szkła i gumy silikonowej, przy czym trzecia warstwa podłoża tworzy miękki wierzch zdolny przynajmniej częściowo osadzić w sobie jedną lub więcej wzmacniających warstw taśmy, nakłada się na trzecią warstwę podłoża drugą warstwę taśmy, zawierającą drugi impregnowany żywicą pas taśmy, posiadający wielką ilość prostoliniowo ułożonych włókien, przy czym wybrane włókna wybiera się z grupy materiałowej zawierającej włókno szklane, nylon, sztuczny jedwab i ceramiki, żywica w stanie B została wybrana z grupy materiałowej zawierającej żywice poliestrowe, żywice epoksydowe i żywice fenolowe, posiadające stabilność przy wysokich napięciach elektrycznych, przy czym drugi pas taśmy rozkłada się spiralnie wokół osiowego układu i rozciąga się na długości układu, przy czym drugi pas taśmy kończy się przy każdym końcu osiowego układu w formie co najmniej dwóch nałożonych na siebie zwojów;

następnie nakłada się na trzecią warstwę podłoża i drugą warstwę taśmy, czwartą warstwą podłoża składającą z przynajmniej jednego rodzaju, zdolnego do wzajemnego jednorodnego mieszania się, materiału dielektrycznego, posiadającego stabilność przy wysokich napięciach elektrycznych, każdy z materiałów wybiera się z grupy materiałowej składającej się z żywic termoutwardzalnych, ceramik, szkła i gumy silikonowej;

utwardzanie warstw podłoża i żywic, w odpowiednim czasie i przy odpowiedniej temperaturze, która przekracza maksymalną spodziewaną temperaturą mogącą wystąpić podczas uszkadzania komponentów elektrycznych przy stosowaniu w ochronniku przepięciowym po czym chłodzi się moduł i usuwa się osiową siłę ściskającą przyłożoną do końców modułu.

Operacje, w której grzeje się wstępnie przewiduje się włączenie do stosu metalo-tlenkowych warystorów przynajmniej jednego zespołu iskiemika i końcówki z kanałem do przewietrzania.

Taśma zawiera wielokrotność liniowo ustawionych włókien, przy czym włókna wybiera się z grupy włókien zawierających włókno szklane, nylon, sztucznego jedwabiu i ceramiki.

Żywiczne warstwy zawierają co najmniej jeden materiał posiadający wysoką stabilność napięciową przy czym każdy materiał jest wybrany z grupy materiałów zawierających żywice termoutwardzalne, ceramikę szkło i gumę silikonową.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużnego elektrycznego samozaciskowego modułu wykonanego według niniejszego wynalazku; fig. 2 - widok z góry rowkowanej elektrody podzespołu modułu pokzanego na fig. 1; fig. 3 - powiększony widok części podzespołu modułu pokazanego na fig. 1; fig. 4 - widok pionowy modułu pokazanego na fig. 1, przedsta

183 435 wiony z warstwami izolacyjnego układu, częściowo wyciętymi; fig. 5 - górny widok podzespołu modułu przedsatwionego na fig. 1; fig. 6 - widok pionowy modułu z fig. 1, przedstawiony z wewnętrznym pośrednim wzmocnieniem zespołu; fig. 7 - widok końca modułu z fig. 1, przedstawiony z innym pośrednim wzmocnieniem zespołu; fig. 8 - widok pionowy ochronnika przepięciowego z zastosowanym podzespołem modułu z fig 1; fig. 9 widok alternatywnego rozwiązania według niniejszego wynalazku, z częściowo wyciętymi fragmentami pokrycia izolacyjnego; fig. 10 - widok z góry innego alternatywnego rozwiązania według niniejszego wynalazku; fig. 11 - przekrój wzdłużnego alternatywnego elektrycznego podzespołu wykonanego według niniejszego wynalazku; fig. 12 - alternatywne układy komponentów, które mogą być użyte w modułach zbudowanych według niniejszego wynalazku.

Przykłady wykonania. Na figurach 1 i 8, przedstawiono podzespół modułowy 10 komponentów elektrycznych wykonany według niniejszego wynalazku. Moduł 10 ma szczególne zastosowanie kiedy jest wykorzystywany w ochronniku napięciowym kategorii rozdzielania takim jak ochronnik 60 (fig. 8). Wskutek tego, jako najlepszy opis zalet i rozwiązań niniejszego wynalazku, będzie opis modułu 10 wykonany z odniesienim do ochronnika przepięciowego kategorii rozdzielania 60, przeznaczonego do pracy w ciężkich warunkach, lOkA i 10kV (8,4 kV MCOV).

Wynalazek nie jest ograniczony do stosowania w ochronniku przepięciowym kategorii rozdzielania ani zależnie od rozmiaru, albo wielkości znamionowej ochronnika przepięciowego, wynalazek natomiast nadaje się do stosowania i posiada zalety w każdym urządzeniu gdzie jest niezbędne lub pożądane pozostawanie układu lub stosu komponentów pod osiowym obciążeniem.

Raz jeszcze odnosząc się do fig. 1, moduł 10 ogólnie zawiera układ 20 komponentów elektrycznych ułożonych w stos w kierunku koniec-do-końca i pozostawiony w tym układzie pod działaniem wywieranej siły przez izolacyjny układ 16. Niniejszy wynalazek dotyczy izolacyjnego układu 16 i nie jest ograniczony do żądanego szczególnego typu, liczby lub rozmiaru komponentów elektrycznych wewnątrz osiowego układu 20. Jednakże w celu wyjaśnienia, układ 20 jest zilustrowany na fig. 1 jako zawierający trzy metalowo-tlenkowe warystory 12, parę bloków końcówkowych 14 oraz parę płytek kontaktowych 18.

Każdy metalowo - tlenkowy warystor 12 jest wykonany z tlenku metalu, który korzystnie jest uformowany w dysk o kształcie krótkiego cylindra, posiadający górne czoło 30, dolne czoło 32 i zewnętrzną powierzchnię cylindryczną 31.

Tlenek metalu dla takich warystorów 12 może być takim samym materiałem jak używany dla wszystkich dysków w metalowo-tlenkowych warystorach wysokich napięć i wysokich energii i może korzystnie być wykonany z preparatu tlenkowo cynkowego.

W zalecanym rozwiązaniu, metalowo-tlenkowy warystor 12 będzie posiadał jednorodną mikrostrukturę w całym dysku warystora, oraz wykładnik n dla preparatu cynkowo tlenkowego warystora 12 będzie w zakresie około 10-25, przy stanie ustalonym napięcia układu. Najbardziej zalecany jest wykładnik n zbliżony do 20. Zaleca się, żeby obwód przekroju poprzecznego warystora 12 miał średnicę pomiędzy około 12,45 do 7,62 cm dla zabezpieczenia trzech odpowiednich obszarów powierzchniowych o powierzchni pomiędzy około 5,065 i 45,613 centymetrów kwadratowych do utrzymania wymaganej twardości i wytrzymałości tych warystorów. Jednocześnie, jest także pożądane, żeby warystor 12 miał tak mały obszar przekroju poprzecznego jak tylko możliwe, w celu zredukowania rozmiaru, wagi i kosztu ochronnika. Jednakże, ponieważ rozmiar jest redukowany, obniżana zostaje twardość i wytrzymałość dysku. Najbardziej zalecana jest średnica dysku w przybliżeniu 40,6 centymetrów, przy której jest to wzięte pod uwagę. Grubość warystora 12 mierzona pomiędzy czołami 30 i 32 jest zalecana około 1,9 centymetrów. Dla specjalistów jest zrozumiałe, że zastosowany szczególny preparat tlenkowo cynkowy i jednorodność lub zawartość mikrostruktury w całym dysku warystora, wyznaczają poziom napięciowy pracy.

W zalecanym rozwiązaniu czoła, górne i dolne, 30, 32 warystorów 12 są pokryte metodą metalizacji natryskowej powłokami stopionego aluminium posiadającymi grubość w przybliżeniu równą 0,005 do 0,025 centymetra. Warystory 12 w niniejszym wynalazku są korzystnie uformowane bez kołnierzy izolacyjnych na zewnętrznych powierzchniach 31, tak samo jak stosowane typowo w konwencjonalnych ochronnikach.

Płytki kontaktowe 18 są rozmieszczone pomiędzy czołami, górnym i dolnym, 30, 32 sąsiadujących metalowo - tlenkowych warystorów 12. Tak jak jest to najlepiej widoczne na figurach 2 i 3, płytki kontaktowe 18 na ogół są w postaci metalowego dysku posiadającego zewnętrzny brzeg 34. Zaleca się, żeby płytki kontaktowe 18 zawierały, górną i dolną powierzchnię z grzbietowymi wypukłościami 38, 40, które na ogół przyjmują kształt koncentrycznych rowków, takich jak najbardziej zewnętrzny grzbiet 42 jest uformowany na każdej, dolnej i górnej, powierzchni 38, 40. Elektroda 18 jest korzystnie wykonana z wyżarzonego aluminium, ale może być również z mosiądzu, albo z innych przewodzących prąd metali. Płytki kontaktowe 18 posiadają średnicę zewnętrzną równą w przybliżeniu średnicy metalowo - tlenkowych warystorów 12.

Jak pokazano na figurach 1 i 5, końcówka 14 znajduje się z każdego końca układu 20 i jest stosunkowo krótkim, cylindrycznym blokiem wykonanym obróbką skrawaniem lub odlanym z jakiegoś przewodzącego materiału, korzystnie z aluminium. Końcówki 14 posiadają średnice właściwie równe średnicom bezkołnierzowych metalowo-tlenkowych warystorów 12 i płytek kontaktowych 18, oraz zawierają otwór nagwintowany 44 do wkręcania nagwintowanego czopa 46. Zewnętrzna powierzchnia cylindryczna 48 bloków może być radełkowana lub żłobiona, albo o innej strukturze ułatwiającej fizyczne połączenie pomiędzy blokami i izolacyjnym układem 16 jak to pełniej opisano poniżej.

Izolacyjny układ 16 utrzymuje warystory 12, końcówki 14 i płytki kontaktowe 18 układu 20 ułożone w stos, w kierunku koniec-do-końca, oraz zapewnia osiową siłę ściskającą wymaganą dla zapewnienia niskiej oporności kontaktowej pomiędzy różnymi komponentami elektrycznymi, oraz jednorodny rozkład prądu na komponentach. Jak zostało szczegółowo opisane poniżej, izolacyjny układ 16 jest powiązany z wewnętrznymi komponentami i następnie uszczelnia elektryczne komponenty w układzie osiowym 20 chroniąc przed niepożądanym wnikaniem wilgoci lub innych zanieczyszczeń, oraz zapewniając kontrolowane wypuszczanie gazów podczas uszkodzenia ochronnika.

Nawiązując do figury 4 i 5, izolacyjny układ 16 w jego zalecanej postaci, na ogół zawiera podłoże 21 wykonane z warstw żywicy i liczne ułożone w linii, wykonane z włókna segmenty taśmowe 24, oraz spiralnie owijające wykonane z włókna segemnty taśmowe 28, przy czym segmenty 24 i 28 są osadzone wewnątrz podłoża 21. Jak opisano bardziej szczegółowo poniżej, podłoże 21 korzystnie składa się z podstawowej warstwy żywicy 22 i z trzech zewnętrznych warstw żywicy 25 - 27 (fig. 4). Warstwy żywicy 22 i 25 - 27 są żywicami termoutwardzalnymi wybranymi spośród: żywic poliestrowych, żywic fenolowych i żywic epoksydowych. Zalecana żywica zawiera ponadto składnik zapobiegający spalaniu płomieniowemu i wypełniacze cząsteczkowe do kontrolowania konsystencji, środek pomocniczy przy modyfikacji współczynnika rozszerzalności cieplnej, oraz wytrzymałość przy wzroście naciągu, jako cechy dobrze znane specjalistom.

Warstwy żywicy 22, 25 - 27 mogą zawierać pojedynczy preparat żywiczny, albo mogą zawierać dwie do czterech różnych żywic. Żywice stosowane na warstwy 22, 25 - 27 są dobierane tak żeby miały podobne temperatury utwardzania, oraz tak żeby była możliwość jednorodnego mieszania się wzjemnego, jedna z drugą, żywicznych warstw wykonywanego podłoża 21. Ponadto, podłoże żywiczne 21 musi być stabilne przy wysokich temperaturach i wysokich napięciach, co znaczy że utwardzona żywica w podłożu 21 musi być odporna na depolimeryzację, albo utratę siły wiążącej, przy temperaturach i napięciach, którym są poddawane komponenty w układzie 20 podczas pracy. Normalne typowe temperatury pracy są w zakresie pomiędzy 213K i 333K. Temperatura przy uszkodzeniu może dojść do 350°C.

183 435

Materiał wybrany na warstwy 22, 25 - 27 nie podlega termicznej degradacji przy temperaturze, albo poniżej temperatury, występującej przy uszkodzeniu elektrycznego osprzętu.

Zgodnie z zalecanym rozwiązaniem, ważne jest żeby izolacyjny układ 16, podczas utwardzania, miało współczynnik rozszerzalności cieplnej, który jest większy niż współczynnik rozszerzalności cieplnej komponentów elektrycznych układu 20. To zapewni, że przy każdej temperaturze poniżej jego temperatury utwardzania, izolacyjny układ 16 będzie wywierać osiowo i promieniowo skierowane siły ściskające na układ 20. Komponenty w układzie 20 mają typowo, przeciętnie, współczynnik rozszerzalności cieplnej zawarty w przedziale od 17,7 * 10⁶ do 63,5 * 10⁶ cm/cm/°C, więc jest pożądane żeby materiał (-ły), z którego pokrycie 16 jest utworzone miał współczynnik rozszerzalności cieplnej zawarty w przedziale przynajmniej 12,7 * 10⁶ do 635 * 10⁶ cm/cm/°C.

Każda z warstw 22, 25 - 27 może być nałożona za pomocą konwencjonalnego natrysku, zanurzeniowe, metodą nawalcowania, napylenia proszkiem, lub metodą fluidyzacji, bez względu na to która, byleby była odpowiednia lub dogodna, ze względu na indywidualną konsystencję materiału żywicznego i dostępność wyposażenia. W zalecanym rozwiązaniu według wynalazku, warstwy 22, 25 - 27 izolacyjnego układu 16 zostały nałożone przy zastosowaniu tradycyjnego procesu fluidyzacji.

Jak to najlepiej zostało przedstawione na fig. 4 warstwa podstawowa 22 jest nałożona na zewnętrzną cylindryczną powierzchnię 31 metalowo-tlenkowych warystorów 12, zewnętrzne powierzchnie 48 końcówek 14, oraz zewnętrzny brzeg płytek kontaktowych 18, przy czym jest nałożona w taki sposób by miała zasadniczo jednakową grubość w przybliżeniu 0,00254 do 0,381 cm. Warstwa podstawowa 22 jest tak dobrana by miała wysoką wytrzymałość wiązania z metalowo-tlenkowych warystorów 12. Ze względu na jej zdolność do silnego przylegania do komponentów układu 20 warstwa podstawowa 22 tworzy podstawę zabezpieczającą dla innych części składowych izolacyjnego układu 16, szczególnie dla taśm 24, 28 i zewnętrznych warstw 25 - 27, żywica warstwy podstawowej 22 stosunkowo szybko osiąga pierwszy stopień utwardzania tak że segmenty taśmowe 24, opisane poniżej, nie są umieszczane w bezpośrednim kontakcie z elementami układu 20.

Nawiązując do fig. 4 i 5, zaleca się, żeby znajdujące się w układzie osiowym segmenty taśmowe z włókien 24 były taśmami z włókna szklanego, impregnowanymi żywicą zawierającymi liczne pasma włókna szklanego lub wiązki skrętek, które są ułożone jedna przy drugiej, w równoległych rzędach, i pozostają w takim równoległym wzajemnym ułożeniu przez etap utwardzania żywicy w stanie B, tej, którą skrętki zostały wcześniej zaimpregnowane, albo w niej osadzone i przez nią otoczone. Korzystnie jest, jeśli dla układu przedstawionego na figurach 1 do 4, taśma z włókna szklanego 24 jest taśmą impregnowaną żywicą w stanie B, taśmą która ma w przybliżeniu 0,254 cm grubości przy 1,905 cm szerokości oraz posiada długość zasadniczo równą długości układu 20. Cztery segmenty taśmy 24 są nałożone na wewnętrzną bazę 22 w ułożeniach o rozstawieniu równomiernym w ćwiartkach, wokół obwodu układu 20, tak żeby pozostawić niepokryte taśmą ułożone liniowo wzdłuż, szczeliny 50, które w rozwiązaniu opisywanym tutaj, są w przybliżeniu 0.138 do 1.588 cm szerokie.

Dalej odnosząc się do figur 4 i 5, pokrycie izolacyjne 16 korzystnie zawiera ponadto, owiniętą spiralnie taśmę 28, która jest rozmieszczona dokoła układu 20. Taśma 28 jest także taśmą z włókna szklanego impregnowaną żywicą w stanie B, właściwie identyczną z taśmą 24 opisaną poprzednio, za wyjątkiem tego, że taśma 28 może być węższa. Taśma 28 również zawiera pasma włókna szklanego lub wiązki skrętek ułożone w równoległych rzędach, które są utrzymywane w miejscu przez osadzenie w termoutwardzalnej żywicy epoksydowej. W tym rozwiązaniu, izolacyjny układ 16 korzystnie zawiera cztery zwoje taśmy 28 rozłożone dokoła zewnętrznej powierzchni 48 górnej końcówki 14 i dolnej końcówki 14, oraz liczne oddzielone od siebie zwoje rozmieszczone dokoła środkowej części układu 20. Taśma 28 jest owijana dokoła środkowej części układu 20 przy podziałce równej w przybliżeniu 2 zwoje na cal liniowej długości.

183 435

W tym układzie, izolacyjny układ 16 jest utworzony z zachowaniem wielokątnych stref 29, które zawierają wyłącznie warstwy żywicy 22,25 - 27 i są wolne od taśm z włókna 24 lub 28. Do owijania układu 20 w ten sposób, można użyć jeden lub więcej segmentów taśmowych 28.

Warstwy żywicy 25 - 27 są warstwami wykonanymi z żywicy, która jest nakładana oddzielnie, jak opisano poniżej. Warstwy 25 - 27 są korzystnie, ale nie koniecznie, utworzone z tej samej żywicy co warstwa 22. Warstwy 25 - 27 muszą mocno przylegać do warstwy podstawowej 22 i są nakładane, częściowo, dla zapewnienia, że włókna szklane i skrętki w taśmach 24, 28 są całkowicie i odpowiednio zwilżone przed utwardzaniem modułu 10. Może być pożądane zastosowanie różnych żywic na jedną lub więcej warstw 25 - 27, tak jak na przykład, dla pwiększania zdolności zwilżania, może być pożądane zastosowanie żywicy o mniejszej lepkości, albo o zwolnionym przebiegu utwardzania. W każdym wypadku, każda żywica powinna być zdolna do mieszania się z inną wybraną żywicą. W dodatku, jest zalecane żeby żywice na warstwy 25 - 27 miały względnie mniejszą szybkość utwardzania w porównaniu do warstwy podstawowej 2 tak żeby segmenty 24, 28 mogły być zaciskane i osadzane wewnątrz poprzedzających je warstw żywicznych, wcześniej zanim żywica się zestali lub utwardzi, by zostały naciągane tak by zabezpieczyć taśmę przed zaciśnięciem w poprzedzającej warstwie. Korzystnie jest, gdy izolacyjny układ 16 ma na ostatecznym utwardzaniu grubość w przybliżeniu 0,0127 do 0,127 cm.

Sposób wytwarzania modułu 10 według niniejszego wynalazku ogólnie składa się z następujących etapów. Najpierw, komponenty układu 20 są nagrzewane do temperatury pomiędzy około 423° do 548°C, końcowa temperatura tego wstępnego etapu nagrzewania jest zależna od typu i charakterystyki żywicy(ic) zastosowanej na izolacyjnym układzie 16. Bardziej szczegółowo, końcowa temperatura wstępnego nagrzewania jest dobierana w przedziale niższych temperatur 423K do 473K, tak żeby obniżyć szybkości żelowania, podczas gdy ostateczna temperatura utwardzania jest ustalona w przedziale 498K do 548K. Podczas nagrzewania, komponenty są ułożone w tradycyjnym uchwycie z blokami o kształcie V (inaczej mówiąc, w pryzmach) w wymaganym układzie osiowym. Siła osiowa zaciskająca o wielkości pomiędzy 0 do 105,5 kg/cm² jest przyłożona do końcowych końcówek 14 układu 20. W celu ułatwienia wykonawstwa, układ komponentów jest utrzymywany w płaszczyźnie poziomej. W celu utrzymania dobrego kontaktu podczas procesu pokrywania, jest wymagana siła odpowiednia do utrzymywania tego kontaktu w układzie komponent-do-komponentu. Dla ułatwienia deformacji nierówności na płytkach kontaktowych 18, zalecana siła zacisku jest w przybliżeniu od 3,52 do 10,55 kg/cm². Siła docisku powinna być wystarczająca do zapewnienia, że metalowo tlenkowe warystory 12, płytki kontaktowe 18 i końcówki 14 były w całkowitym kontakcie na całych odpowiadających im powierzchniach oparcia. Dobry kontakt pomiędzy przylegającymi komponentami w układzie 20 jest ważny dla równomiernego rozkładu prądu, dla niskiej rezystancji i optymalnego rozpraszania ciepła przez ułożony w stos układ 20.

Kiedy jest przyłożona siła osiowa o ustalonej wstępnie wielkości, garby na płytkach kontaktowych 18, w różnym stopniu, zaciskają się lub osadzają się na sobie w przylegających czołach 30, 32 metalowo-tlenkowych warystorów 12, kompensując nieregulamości na powierzchniach 30, 32 metalowo tlenkowych warystorów. W dodatku, płytki kontaktowe 18 kompensują stopień niejednorodności w zależności od rozszerzalności cieplnej metalowo tlenkowych warystorów 12 podczas pracy ochronnika przepięciowego, garby na płytkach kontaktowych się trochę dostosowywują i umożliwiają ciągły elektryczny kontakt. Płytki kontaktowe 18 służą ponadto do ochraniania warstw żywicznych 22, 25 - 27 izolacyjnego układu 16, od wnikania pomiędzy przeciwległe czoła 30, 32 sąsiadujących warystorów, lub wnikania innych komponentów w układ 20, które nie są doskonałe geometrycznie lub które mają fizyczne nieregulamości. Konkretnie, najbardziej zewnętrzne garby 42 płytek kontaktowych 18 tworzą uszczelnienie dookoła obrzeża każdego połączenia warystor-elektrodawarystor.

183 435

Za pomocą osiowego obciążenia komponentów układu, warstwa podstawowa 22 jest nakładana równomiernie na zewnętrzne powierzchnie komponentów w układzie 20. Cienkie pokrycie (0,00762 do 0,0254 cm) pierwszej zewnętrznej warstwy 25 jest nakładane bezpośrednio przed rozpoczęciem żelowania szybko żelującej się warstwy 22. Pierwsza zewnętrzna warstwa 25 posiada względnie niższą szybkość utwardzania niż warstwa podstawowa 22 taką żeby pozwolić wykonanym z włókna segmentom taśmowym 24 częściowo się osadzić wewnątrz warstwy 25. Warstwy 22 i 25 służą do zabezpieczenia wykonanych z włókna taśmowych segmentów 24 przed kontaktem z zewnętrznymi promieniowymi powierzchniami warystorów 12, końcówek 14, oraz płytek kontaktowych 18. Ważne jest unikanie takich kontaktów, ponieważ, mimo, że odporna taśma wykonana z włókna została zaimpregnowana żywicą jest ciągle prawdopodobne, że mniejsze poziomy porowatości lub luk występują. Ważne jest minimalizować poziom porowatości występującej w każdym dielektrycznym pokryciu, ale jest to szczególnie ważne kiedy w bliskiej niewielkiej odległości od działających komponentów elektrycznych chce się uzyskać dobrą wysoką odporność na impulsy prądowe. Po nałożeniu warstwy 25, paski taśmowe 24 są zaciskane w pierwszej warstwie zewnętrznej 25 tak, żeby częściowo były osadzone. Segmenty taśmowe 24 są w osiowym układzie liniowym i są rozstawione na obwodzie wokół zewnętrznych powierzchni komponentów układu 20. Tak właśnie wygląda moduł 10 o konfiguracji przedstawionej na fig. 6.

Po osadzeniu segmentów taśmowych 24 w pierwszej zewnętrznej warstwie 25, częściowo zmontowany moduł 10 jest pokrywany drugą zewnętrzną warstwą 26. Ważnym zadaniem warstwy 26 jest zapewnienie, że pasma włókien lub skrętki w taśmowych segmentach 24 są dobrze nawilżone (nasycone żywicą) i zapewnienie, że nie występują luki tworzące się wewnątrz pokrycia.

Po nałożeniu warstwy 26 jest nakładana taśma 28. Zaczynając przy jednym końcu układu 20, taśma 28 jest owijana w przybliżeniu cztery razy dookoła radełkowanej zewnętrznej powierzchni 48 górnej końcówki 14 i wtedy owija wokół środkową część układu 20 spiralnym wzorem. Etap owijania jest korzystnie zakończony po nawinięciu czterech końcowych zwojów taśmy 28 wokół dolnej końcówki 14. Taśma 28 jest owijana wokół układu 20 w czasie kiedy warstwa 26 jest ciągle stosunkowo miękka, tak żeby taśma 28 została prznajmniej częściowo osadzona w warstwie 26. Figura 7 przedstawia moduł 10 w tym stanie montażu. Po nałożeniu taśmy 28 moduł 10 jest pokrywany ostateczną zewnętrzną warstwą 27.

Chociaż warstwy 25 - 27 mogą zawierać różne żywice, obecnie jest zalecane żeby warstwy 25 - 27 składały się z tego samego materiału żywicznego. Dalej, chociaż pokrycie 16 zostało opisane jako posiadające trzy osobno nakładane zewnętrzne warstwy 25 - 27 materiału żywicznego, w praktyce każda wymagana ilość i wszystkie kombinacje zewnętrznych warstw mogąbyć nałożone. Pomimo, że obecnie są preferowane trzy takie warstwy w zalecanym rozwiązaniu, i że ważną rolą spełnianą przez zewnętrzne warstwy 25 - 27 jest całkowite nawilżenie włókien w taśmach 24, 28, to zależnie od ilości czynników, takich jak dane charakterystyczne żywicznych materiałów i taśm 24, 28, może być skompletowane więcej lub mniej warstw.

Po nałożeniu ostatniej zewnętrznej warstwy 27, układ 20, ciągle utrzymywany pod naprężeniem przez mechanizm zaciskowy nie pokazany, i izolacyjny układ 16, są poddawane temperaturze utwardzania tak, że warstwy 22 i 25 - 27 będą łączone, wnikając w siebie, i utwardzane. Podłoże 21, zawierające warstwy żywice 22 i 25 - 27 jest utwardzane przy temperaturze, która jest znacznie powyżej temperatury normalnej pracy modułu, w stanie ustalonym, typowo wynoszącej około 333K. Zalecane jest, żeby końcowe utwardzanie miało miejsce przy temperaturze powyżej maksymalnej spodziewanej temperatury, która wystąpi w module 10 podczas pracy. W przypadkach kiedy moduł 10 działa jako ochronnik przepięciowy, podłoże 21 powinno twardnieć przy temperaturze powyżej temperatury, tej której moduł może być prawdopodobnie poddawany, podczas przemijającego przepięcia. Taką temperaturą może być na przykład 523K lub więcej. Stosownie do tego, żywice dobrane do stosowania w podłożu 21 są zalecane takie, które twardnieją przy temperaturze 523K lub wyższej. Podczas końcowego

183 435 utwardzania, moduł 10 przedstawiony na figurach 1 i 4 będzie typowo pozostawał w piecu około 10 do 30 minut, przy założonej temperaturze utwradzania przed wyjęciem z pieca, i przy chłodzeniu w temperaturze pokojowej. Ponieważ warstwy żywiczne 22 i 25 - 27 nie są utwardzone do końca aż do zakończenia procesu utwardzania, warstwy 22, 25 - 27 stają się połączone w integralną całość, z każdą przylegającą warstwą, bez możliwości rozróżnienia oddzielnie tworzonych warstw.

W pewnych przypadkach, pod wpływem skurczu przy twardnieniu, jest wystarczające wywołanie w wyniku tego siły zaciskającej takie, że zespół nie musi być utwardzany przy podniesionej temperaturze. Zaleca się jednak żeby pokrycie izolacyjny układ 16, po utwardzeniu, miał współczynnik rozszerzalności cieplnej, który jest większy niż współczynnik rozszerzalności cieplnej komponentów elektrycznych w układzie 20. Jako rezultat, izolacyjny układ 16 na chłodzonym module 10 kurczy się bardziej niż układ 20 i przez to wywiera osiowe i promieniowe siły ściskające na układ 20, w celu zapewnienia, że komponenty w układzie 20 pozostają ułożone w stos, oraz w celu zapewnienia, że dobre połączenie elektryczne jest utrzymywane pomiędzy kompomentami w układzie 20. Jeżeli pokrycie posiadające wyższy współczynnik rozszerzalności cieplnej jest stosowane i skurcz podczas utwardzania nie byłby brany pod uwagę, wtedy temperatura utwardzania musiałaby być wyższa niż temperatura występująca na komponentach przy konstrukcyjnie ustalonej temperaturze pracy, tak żeby zapewnić siły ściskające przy temperaturach pracy.

Najbardziej wygórowane temperatury występujące w ochronnikach mieszczą się w zakresie 523K do 573K. Jeżeli żywica posiadająca niższy współczynnik rozszerzalności cieplnej zostałaby zastosowana, wtedy konsekwencje pracy w niższych temperaturach musiałyby być brane pod uwagę. W tym przypadku, skurcz podczas utwardzania byłby zminimalizowany w celu ochrony pokrycia przed pękaniem. W każdym przypadku, siły byłyby najwyższe przy najniższych temperaturach. Przedmiotem tego wynalazku jest koordynowanie skurczu podczas reakcji (na utwardzanie) z konsekwencjami rozszerzalności cieplnej, we wszystkich przypadkach, takimi jak utrzymywanie osiowego zacisku na pokrytych częściach tak dobrego żeby utrzymać również dobre dielektryczne połączenie z powierzchnią zewnętrzną komponentów. Sposoby polegające na koordynacji niezgodnych współczynników rozszerzalności cieplnej są dobrze rozumiane przez specjalistów. Nawatorskim aspektem niniejszego wynalakzu jest zastosowanie tych parametrów pokrycie do kontroli docisku stykowego w ułożonym w stos układzie pokrytych komponentów elektrycznych.

Stopień niezgodności rozszerzalności jest ograniczony przez twardość pokrycia i wytrzymałość na rozciąganie pokrycia. Ogólnie, pewien stopień elastyczności jest pożądany w celu kontrolowania sił zaciskających, w pewnym zacieśnionym przedziale. Jeżeli materiały są zbyt twarde, albo kruche, siła wywierana na komponenty MOV-a będzie gwałtownie wzrastać przy opadającej temperaturze, natomiast jeśli pokrycia są nieco miększe lub bardziej elastyczne, pokrycie znacznie ustępować jak siły będą wzrastać.

Razem z obecnie zalecanymi żywicami, dla uzyskania elastyczności utwardzanej żywicy, są stosowane cząsteczki wypełniacza gumowego, takiego jak octan etylenowo winylowy (EVA), albo gumy etylenowo propylenowe (EPR). Te metody mogą zapobiec pękaniom lub odrywaniom przy przeciwstawianiu sobie współczynników rozszerzalności cieplnej o dużych niezgodnościach. Aktualne granice niezgodności i/lub skurczu nie zostały zmierzone. Zamiast tego, przy określaniu nadających się do zaakceptowania parametrów materiału, stosowana jest metoda prób i błędów. Wytwarzany moduł ochronnika był poddawany w próbach 50 cyklom szoków termicznych szybkiego nagrzewania do 393K, po których nastąpiło tłumienie dwóch wysokoprądowych impulsów, takich jak wymaga norma ANSI C62.11-1991. Próbka była sprawdzana wtedy na uszkodzenia jak również na zmiany w charakterystyce pracy. Dłużej trwające próby poddawania wielu obciążeniom (ENEL DY1009) były wykonywane dla zagwarantowania, że złącza dielektryczne pozostają nienaruszone. Kryteria wynikające z tych prób, na podstawie materiałów z nich uzyskanych, były wtedy poddawane w kompletnym zestawie próbom konstrukcyjnym według norm ANSI C62.11-1991 i IEC 99.4-1993.

183 435

Utwardzone podłoże 21, w powiązaniu z ułożonymi wzdłużnie, wykonanymi z włókna szklanego, segmentami taśmowymi 24 i owiniętymi spiralnie segmentami taśmowymi 24 i owiniętymi spiralnie segmentami taśmowymi 28, zapewniają wystarczającą wolnonośną wytrzymałość modułu 10 by pozwolić znosić mu zewnętrzne siły, które mogą działać na układ w czasie stosowania, takie jak w ochronniku przepięciowym 60, gdzie ochronnik i moduł mogąbyć poddawane skręcającym siłom i innym niezamierzonym, ale występującym okazjonalnie, siłom takim jak te, które mogłyby występować w ochronniku podczas transportu lub instalacji przez personel wykorzystujący te urządzenia.

W dodatku, do zapewnienia wymaganej wytrzymałości i sztywności modułu 10, izolacyjny układ 16 ponadto zawiera układ przewietrzania pozwalający usuwać gazy z modułu 10, które mogą uwalniać się podczas uszkodzenia komponentu ochronnika. W szczególności, strefy wielokątne 29 służą tu jako rejony o osłabionej ściance przez które może nastąpić wentylacja podczas uszkodzenia komponentu. Bardziej szczegółowo, kiedy wary stor 12 lub inny wewnętrzny komponent w układzie 20 uszkadza się, ciśnienie wewnątrz modułu podnosi się ponieważ łuk wewnętrzny spala sąsiednie materiały. Gdy występuje spalanie pod działaniem hiku, ciśnienie wewnątrz modułu 10 wzrasta dopóki nie osiągnie wielkości, która spowoduje przerwanie ścianki w rejonach o osłabionych ściankach 29, a przez to spadnie wewnętrzne ciśnienie i zostanie wypuszczony uwolniony gaz.

Odnosząc się w skrócie do fig. 8, pokazany tam został ochronnik przepięciowy 60 kategorii rozdzielania, który wykorzystuje moduł 10 poprzednio opisany. Ochronnik 60 ogólnie zawiera moduł 10, obudowę polimerową 62 i wieszak ochronnika 64. Moduł 10 jest rozmieszczony wewnątrz polimerowej obudowy 62 przy zastosowaniu mieszanki silikonowej RTV (nie pokazano) wypełniającej każdą lukę pomiędzy modułem 10 i wewnętrzną powierzchnią obudowy 62. W otworze 44 każdej końcówki 14 jest umieszczony, przewodzący prąd, gwintowany czop 46. Górny czop 46 wystaje z obudowy 62 i jest przeznaczony do współpracy poprzez złącze gwintowe z zespołem końcówki (nie pokazano). Dolny czop 45 wystaje przez otwór (nie pokazano) w wieszaku 62 i jest przeznaczony do połączenia z rozłącznikiem przewodu uziomowego 65. Nagwintowany czop 67 wystający z rozłącznika 65 jest przeznaczony do współpracy z zespołem końcówki przewodu uziomowego (nie pokazano). Obudowa warystora 12 jest uszczelniona wokół modułu 10 przy jego górnym i dolnym końcu.

Odnosząc się teraz do fig. 10, został tam przedstawiony alternatywny przykład według niniejszego wynalazku, zawierający moduł 100, który zawiera układ 120 komponentów elektrycznych, wśród których występują wary story 12, płytki kontaktowe 18, oraz końcówki 14 wszystkie takie jak uprzednio opisane. W tym rozwiązaniu, moduł 100 zawiera pokrycie izolacyjne 116 posiadające podłoże 121. Podłoże 121 zawiera warstwę podstawową z materiału żywicznego 122, właściwie z takiego samego jak warstwa żywiczna 22 poprzednio opisana w odniesieniu do figur 1 do 7. Podłoże 21 ponadto zawiera jedną lub więcej warstw zewnętrznych 125 z materiału żywicznego, która posiada włączone do niej stosunkowo krótkie pasma włókna szklanego 126, wewnętrznie pomieszane z materiałem żywicznym. Warstwa podstawowa 122 i zewnętrzna warstwa, lub warstwy , 125 są nałożone metodą fluidyzacji, albo inną znaną techniką oraz są utwardzane tak jak zostało wcześniej opisane w odniesieniu do utwardzania izolacyjnego układu 16. Po utwardzeniu, pokrycie izolacyjne 116 wywiera osiową siłę ściskającą na układ 120 komponentów ochronnika. Pokrycie 116 posiada współczynnik rozszerzalności cieplnej, który jest większy niż współczynnik rozszerzalności cieplnej komponentów w układzie 120. Pasma włókna szklanego 126, rozłożone przypadkowo wewnątrz warstwy 125, dodatkowo wzmacniają wytrzymałość i sztywność modułu 100.

Odnosząc się teraz do fig. 10, jest na niej przedstawiony widok z góry służący do najlepszego zaprezentowania innego rozwiązania według wynalazku. Według wynalazku, moduł 210 zawiera osiowy układ metalowo tlenkowych warystorów 12 i płytek kontaktowych 18, oraz końcówek 14, wszystkie one sa takie jak opisane poprzednio, który jest pokryty i utrzymywany pod osiowym naprężeniem ściskającym przez pokrycie izolacyjne 211. Pokrycie 211 zawiera warstwy żywiczne 22, 25 - 27 takie jak opisane poprzednio. Pokrycie 211 ponadto

183 435 zawiera dużą ilość osiowo ułożonych, wstępnie impregnowanych, segmentów taśmowych 224, 226, które są identyczne z segmentami taśmowymi 24 poprzednio opisanymi. W tym rozwiązaniu jednak brzegi boczne najbardziej wewnętrznych segmentów taśmowych 224 są przykrywane na zakładkę tak że całkowity obwód układu komponentów elektrycznych jest pokryty przez warstwę 225 utworzoną z ułożonych osiowo segmentów taśmowych 24. Moduł 210 ponadto zawiera ułożone osiowo segmenty taśmowe 226, które są rozmieszczone w wyznaczonych wcześniej miejscach wokół warstwy 225 dla utworzenia łukowatych stref 227 posiadających grubości równe wielokrotności grubości taśmy, 224, 226, oraz inne łukowate rejony 229 posiadające grubość pojedynczej taśmy 224. Warstwa żywiczna, która może być identyczna z każdąjedną z opisanych poprzednio zewnętrznych warstw 25 - 27 jest nakładana pomiędzy warstwą taśm 225 i segmentami taśmowymi 226, oraz inną warstwą nałożoną na moduł 210, po tym jak zostały nałożone segmenty taśmowe 226, tak by całkowicie zwilżyć wszystkie segmenty taśmowe 224 i 226. Następnie są nakładane, owijane spiralnie, segmenty taśmowe 228 na wierzchu segmentów taśmowych 224 i 226, oraz ostatnia zewnętrzna warstwa żywiczna. Po utwardzeniu modułu 210, moduł 210 będzie zawierał strefy ścianek 230 o względnie mniejszej wytrzymałości, odpowiadające rejonom 229, które posiadają stosunkowo cienkie strefy wzmocnień szklanymi włóknami w porównaniu do rejonów 227. Specjaliści przyjmą że rejony o stosunkowo cienkich ściankach 230 i rejony 227 mogą mieć każdą wielokrotność grubości segmentów 224, 226, które zapewniają że względnie słabsze rejony ścienne 230 mają mniejszą wielokrotność grubości taśm 224, 226 niż rejony 227. Opisane w ten sposób rozwiązanie ma szczególne zastosowanie w ochronnikach przepięciowych posiadających stosunkowo dużą ilość komponentów w układzie 220 lub gdzie MOV-y są większe niż warystory 12 poprzednio opisane, ponieważ mogą być przypadki ochronników przepięciowych dla wyższych napięć lub cięższych warunków pracy niż ochronnik przedstawiony na fig. 8.

Odnosząc się teraz do fig. 11, został na niej przedstawiony alternatywny przykład według niniejszego wynalazku, który zawiera moduł 300 zawierający układ 120 komponentów elektrycznych, pośród których są warystory 12, płytki kontaktowe 18, końcówka 14 wszystkie takie jak poprzednio opisane, oraz zespoły iskiemika 315, ułożone w stos w układzie koniec-do-końca, i poddane osiowej sile ściskającej jaka jest wymagana dla zapewnienia niskiej rezystancji stykowej pomiędzy różnymi komponentami elektrycznymi oraz dla równomiernego rozkładu prądowego na komponentach. Jak opisano w szczegółach powyżej, zalecane rozwiązanie pokrycia 316 zawiera podłoże z warstwy żywicznej, liczne osiowo ułożone wykonane z włókna szklanego segmenty taśmowe, oraz spiralnie owinięty segment taśmowy z włókna szklanego, przy czym segmenty taśmowe są osadzone w podłożu. Pokrycie 316 jest powiązane z wewnętrznymi komponentami i uszczelnia te komponenty elektryczne, zabezpieczając je przed niepożądanym wnikaniem wilgoci i innych zanieczyszczeń. Pokrycie 316 wywiera osiową i promieniową siły ściskające, i zapewnia wydłużenie i mechaniczną wytrzymałość ułożonym w stos komponentów, oraz zapewnia kontrolowane przewietrzanie gazów podczas uszkadzania się ochronnika.

Ponieważ zespoły iskiemika 315 zawierają powietrze, została stwierdzona korzyść wynikająca z umieszczenia zespołów iskiemika 315 w pobliżu jednego końca modułu 300, oraz włączenia do modułu 300 końcówki 320 z kanałem przewietrzającym, która zawiera wywiercony otwór w sąsiedztwie zespołów iskiemika 315. Wywiercony otwór 322 pozwala by powietrze zawarte w zespołach iskiemika 315 wydobyło się wtedy gdy ulegnie rozszerzeniu podczas procesu nagrzewanią oraz pozwala na ponowne wejście powietrza do zespołów iskiemika 315 kiedy moduł 300 powróci do temperatury pokojowej po utwardzenu. Przewietrzanie modułu w ten sposób, podczas grzania i chłodzenią zabezpiecza produkt finalny od występowania w nim ciśnienia wewnętrznego, które różni się od ciśnienia otoczenia.

Jeżeli wywiercony otwór 322 nie byłby przewidziany, a moduł 300 byłby uszczelniony przy podniesionej temperaturze pokrycia, ciśnienie gazów otaczających zespoły iskiemika 315 byłoby o wiele niższe od ciśnienia atmosferycznego, kiedy uszczelniony moduł ostygnie do temperatury otoczenia.

183 435

Zanim moduł 300, po zmontowaniu, utwardzeniu i ochłodzeniu, zostanie włożony do obudowy lub podobnego urządzenia, jest wkładana w przewietrzaną końcówkę 320 zatyczka 324, korzystnie wykonana z gumy lub podobnego materiału uszczelniającego, tak żeby zamknęła wywiercony otwór 322. Przewietrzana końcówka 322 jest korzystnie skonstruowana z pogłębieniem otworowym 323 do wkładania weń zatyczki 324.

Przy konstruowaniu modułu 300 zostało stwierdzone, że pokrycie epoksydowe 316 nie było przyklejane promieniowo do zespołów iskiemika 315 tak jak do MOV-ów 12. Zatem w celu polepszenia adhezji pokrycia 316 do zespołów iskiemika 315, zostało zalecone grzanie ułożonych w stos komponentów do wyższej temperatury przed nakładaniem pokrycia 316. Szczególnie jest zalecane przy wstępnym podgrzewaniu ułożonych w stos komponentów, by robić to przynajmniej do 548K. Tak samo, ponieważ zespoły iskiemika 135 nie trzymają ciepła tak dobrze jak metalowo-tlenkowe warystory, zaleca się, żeby czas pomiędzy zabiegiem wstępnego podgrzewania i zabiegiem pokrywania był zminimalizowany, aby tylko w niewielkim stopniu wystąpiło ochłodzenie.

Po to by ułatwić wykonawstwo i montaż modułów 300, zaleca się zestawienie zespołów iskiemika 315 w grupy po trzy, posiadające ujednoliconą wysokość porównywalną z ujednoliconą wysokością innych komponentów w module 300, a mianowicie z warystorami 12 i końcówkami 14. W najbardziej zalecanym rozwiązaniu ujednolicona wysokość komponentów każdego typu wynosi 1,4 cm, co odpowiada wysokości pojedynczego schowka. W ten sposób, ochronnik przepięciowy 9 kV posiadający dwa warystory 12 i trzy zespoły iskiemików 315 byłyby tej samej wysokości i wchodziłyby w ten sam rozmiar obudowy co ochronnik przepięciowy 9 kV posiadający trzy warystory i bez iskiemików. To umożliwia zamienność pomiędzy ochronikami przepięciowymi i iskiemikami i bez iskiemików. Ilość i układ zespołów iskiemika 315 wewnątrz modułu 300 mogą być zmieniane w razie potrzeby. Zalecane jest żeby, jeżeli ilość zespołów iskiemika 315 jest duża, one były rozdzielone pomiędzy oba końce modułu 300, po to by obniżały uderzenia prądowe. Przykłady układów komponentów elektrycznych, które zawierają różne kombinacje MOV-ów i iskiemików są przedstawione na fig. 12.

Sztywna powłoka epoksydowa razem z końcową elektrodą 320 i zatyczką 324 całkowicie zamykają i uszczelniają komponenty ochronnika przepięciowego, pozwalając na jego stosowanie w rozmaitych środowiskach, włącznie z tymi, w których występuje ropa naftowa.

Pomimo, że zalecane rozwiązania według tego wynalazku zostały przedstawione i opisane, modyfikacje ich mogą być dokonywane przez specjalistów bez odchodzenia od istoty wynalazku. Takie jak, na przykład, zamiast stosowania wstępnej impregnacji wykonanych z włókna szklanego taśm 24,28 mogą być zastosowane nieimpregnowane, wykonane z włókna szklanego splecione taśmy, odpowiednie dla uzyskania wymaganej wytrzymałości i sztywności modułu 10, z odpowiednio nawilżanymi żywicą pasmami lub skrętkami przez każdą poprzedzającą je i następującą po nich warstwę żywicy. Co więcej, wynalazek nie wymaga stosowania taśm takich jak taśmy 24, 28. Zamiast nich, równolegle ułożone pasma, albo skrętki pasm włókna szklanego, nie w postaci taśmy, mogą być całkowicie nawilżane i wiązane z materiałem żywicznym wewnątrz kolejnych warstw żywicy. Tym samym, opisane tutaj rozwiązania są tylko przykładowe i nie są ograniczające. Wiele odmian i modyfikacji wynalazku jest możliwych i mieszczą się one w zakresie określonym przez zastrzeżenia, które następują dalej.

183 435

FIG. 4

FIG. 6

183 435

183 435

183 435

FIG. 9

FIG. 11

183 435

228 ²²⁴ 226

~Γ

227

FIG. 10

183 435

LEGEND ⁵ [ΞιΙΜ * θΕΞΞϋΜ '°ίΞΞΏΗ0ΙΟ 'θΞΖΞΞΞΞΜΙΜ □ξιξ/μημβξξ: «ι:::::::ξς:ς30Ι0Ι00|0Ε η ni SOLID ELECTRODE AND U 0 1/2 SOLID ELECTRODE

[[ GAP SUB-ASSY No.

u AND POSITION

I CONTACT PLATĘ § Χ20 MOV DISK g Χ40 MOV DISK @1.1 SPACER

FIG. 12

183 435

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (38)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Samozaciskowy moduł ochronnika przepięciowego zawierający zestaw komponentów elektrycznych tworzących szereg przejść pomięd^ końcówkami, znamienny tym, że liczne komponenty elektryczne (12,14,18) zawierające co najmniej jedną parę metalowo-tlenkowych warystorów (12) ułożonych w stos w osiowym układzie (20), przy czym układ (20) posiada zewnętrzną powierzchnię i izolacyjny układ (16,116, 211, 316) rozłożony na zewnętrznej powierzchni osiowego układu (20), zawierającego pierwszą warstwę żywicznego podłoża (22) powiązaną z zewnętrzną powierzchnią układu i wywiera skierowaną osiowo siłę na osiowy układ (20) dla utrzymania komponentów w osiowym układzie (20) w stanie wzajemnego połączenia elektrycznego, przy czym izolacyjny układ (16) posiada współczynnik rozszerzalności cieplnej, który jest większy niż współczynnik rozszerzalności cieplnej komponentów elektrycznych (12, 14, 18) ponadto izolacyjny układ (16) ma drugą warstwę żywicznego podłoża (25) związaną z pierwszą warstwą żywicznego podłoża (22) i pierwszą wzmacniającą warstwę (24) zawierającą ułożone z odstępami taśmy wzmacniające osadzone w drugiej żywicznej warstwie podłoża (25) i rozciągającej się wzdłuż całego osiowego układu (20).
2. 2. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że pokrycie zawiera podłoże i materiał wzmacniający przy czym warstwy żywicznego podłoża (22,25) i wzmacniająca warstwa (24) są istotnie stabilne kiedy są poddawane wysokim napięciom elektrycznym i wysokiej temperaturze.
3. 3. Moduł według zastrz. 2, znamienny tym, że warstwy żywicznego podłoża (22, 25) zawierają przynajmniej jeden rodzaj termoutwardzalnej żywicy.
4. 4. Moduł według zastrz. 2, znamienny tym, że warstwy żywicznego podłoża (22, 25) zawierają przynajmniej dwa rodzaje termoutwardzalnych żywic, przy czym żywice te są wzajamnie kompatybilne.
5. 5. Moduł według zastrz. 3, znamienny tym, że termoutwardzalna żywica jest wybrana z grupy zawierającej żywice poliestrowe, fenolowe i epoksydowe, przy czym żywica ta posiada temperaturę utwardzania wyższą niż występująca maksymalna temperatura,, podczas uszkadzania się modułu, kiedy jest stosowany w ochronniku przepięciowym.
6. 6. Moduł według zastrz. 2, znamienny tym, że materiał warstwy wzmacniającej jest wybrany z grupy zawierającej szkło i ceramikę, przy czym ten materiał wzmacniający dopuszcza do modyfikacji współczynnika rozszerzalności cieplnej izolacyjnego materiału (16).
7. 7. Moduł według zastrz. 6, znamienny tym, że wymieniony materiał wzmacniający jest włóknem szklanym w postaci bardzo drobno podzielonych pasm wzdłuż całkowitej długości osiowego układu (20).
8. 8. Materiał według zastrz. 7, znamienny tym, że przynajmniej jedna warstwa podłoża jest rozmieszczona pomiędzy włóknami i osiowym układem (20), przy czym warstwy żywicznego podłoża (22,25) zapewniają powiązanie włókien z osiowym układem (20).
9. 9. Moduł według zastrz. 8, znamienny tym, że włókna są nasycone żywicą i są ułożone przynajmniej w dwie równoległe grupy, z których każda grupa ma postać ciągłego pasma taśmy.
10. 10. Moduł według zastrz. 6, znamienny tym, że wszystkie lub część włókien są rozmieszczone spiralnie wokół osiowego układu (20) i rozciągają się na długości osiowego układu (20).
11. 11. Moduł według zastrz. 6, znamienny tym, że włókna są równomiernie wymieszane z warstwami żywicznego podłoża (22,25).

    183 435
12. 12. Moduł według zastrz. 6, znamienny tym, że izolacyjny układ (16) pokrycia zawiera segmenty bez włókien, obszary segmentów są równomiernie podzielone wzdłuż długości osiowego układu (20).
13. 13. Moduł według zastrz. 6, znamienny tym, że część włókien taśm pierwszej warstwy wzmacniającej jest ułożona w postaci jednej lub więcej grup prostoliniowych rozciągających się na długości osiowego układu (20), a druga część włókien taśm drugiej warstwy wzmacniającej jest ułożona w postaci jednej lub więcej grup rozciągających się spiralnie na długości osiowego układu (20), przy czym spiralne grupy kończą się na każdym z końców osiowego układu (20) w postaci przynajmniej czterech nałożonych na siebie zwojów, przy czym każda z spiralnych grup jest rozłożona ponad prostoliniowymi grupami, a pomiędzy wymienionymi prostoliniowymi i spiralnymi grupami jest rozmieszczona warstwa odpowiedniego podłoża (25,27).
14. 14. Moduł według zastrz. 13, znamienny tym, że prostoliniowe grupy włókien i spiralne grupy włókien są tak rozłożone, że są wyznaczane segmenty z włóknem szklanym powtarzające się równomiernie wzdłuż długości osiowego układu (20).
15. 15. Moduł według zastrz. 9, znamienny tym, że wzmacniające taśmy zawierają wiele żywic częściowo utwardzanych.
16. 16. Moduł według zastrz. 2, znamienny tym, że żywiczne warstwy podłoża (22, 25) zawierają ceramikę.
17. 17. Moduł według zastrz. 2, znamienny tym, że żywiczne warstwy podłoża (22, 25) zawierają szkło.
18. 18. Moduł według zastrz. 2, znamienny tym, że żywiczne warstwy podłoża (22, 25) zawierają gumę silikonową.
19. 19. Moduł według zastrz. 6, znamienny tym, że ponadto zawiera układ wentylacyjny (29).
20. 20. Moduł według zastrz. 19, znamienny tym, że układ wentylacyjny (29) zawiera rejony o obniżonej wytrzymałości w izolacyjnym układzie (16).
21. 21. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że komponenty elektryczne (12, 14, 18) zawierają przynajmniej jedną parę metalowo-tlenkowych warystorów i przewodzących segment płytkowy (18) rozmieszczony pomiędzy każdą parą metalowo-tlenkowych warystorów, przy czym segment płytkowy posiada pożłobione powierzchnie, górną i dolną.
22. 22. Moduł według zastrz. 21, znamienny tym, że komponenty elektryczne (12,14,18) zawierają ponadto przynajmniej jeden zespół iskiemika.
23. 23. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że każda taśma w pierwszej wzmacniającej warstwie (24) jest nasycona częściowo utrwardzalną żywicą wprowadzoną do otwartego układu a izolacyjny układ (16) jest osadzany na zewnętrznej powierzchni osiowego układu (20) i wywiera siłę skierowaną w kierunku osiowym na układ, po to by utrzymywać wymienione komponenty w układzie w stanie wzajemnego połączenia elektrycznego jeden z drugim, izolacyjny układ (16), posiada współczynnik rozszerzalności cieplnej, który jest większy niż współczynnik rozszerzalności cieplnej komponentów elektrycznych.
24. 24. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że każda taśma pierwszej wzmacniającej warstwy (24) jest nasycona częściowo utwardzalną żywicą umieszczoną w otwartym układzie.
25. 25. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że izolacyjny układ (16) zawiera trzecią żywiczną warstwę podłoża (26) a druga wzmacniająca warstwa (28) zawierająca wiele wzmacniających taśm rozmieszczona spiralnie wokół zewnętrznej powierzchni, rozciąga się na całej długości osiowego układu (20) i kończy się przy każdym końcu tego układu, przy czym druga wzmacniająca warstwa (28) i trzecia żywiczna warstwa podłoża (26) jest co najmniej częściowo osadzona w drugiej żywicznej warstwie podłoża (25).
26. 26. Moduł według zastrz. 25, znamienny tym, że izolacyjny układ (16) zawiera czwartą żywiczną warstwę podłoża (27) pokrywającą drugą wzmacniającą warstwę (28) i trzecią żywiczną warstwę podłoża (26).
27. 27. Moduł według zastrz. 25, znamienny tym, że każda taśma drugiej wzmacniającej warstwy (28) jest osadzona w częściowo utwardzonej żywicy włożonej do otwartego osiowego

    183 435 układu (20) a taśmy drugiej wzmacniającej warstwy (28) są węższe niż taśmy pierwszej wzmacniającej warstwy (24).
28. 28. Moduł według zastrz. 25, znamienny tym, że pierwsza i druga wzmacniające warstwy (24, 28) firmują osiowy układ (20) włączając promieniowe przejścia przez ten układ.
29. 29. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że izolacyjny układ (16) jest osadzony na zewnętrznej powierzchni osiowego układu (20) i ma współczynnik rozszerzalności cieplnej większy niż współczynnik rozszerzalności cieplnej osiowego układu (20) po czym są przyłożone osiowo i promieniowo ukierunkowane siły przy normalnych temperaturach tak, że części składowe są utrzymywane w elektrycznym układzie i osiowym wzajemnym ustawieniu.
30. 30. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że taśmy pierwszej wzacniającej warstwy (24) są usytuowane w przybliżeniu równolegle.
31. 31. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że taśmy pierwszej wzmacniającej warstwy (24) kończą się przy każdym końcu osiowego układu (20) bez pokrywania powierzchni końcowej układu (20).
32. 32. Moduł według zastrz. 1, znamienny tym, że żywica zawiera żywicę termoutwardzalną.
33. 33. Moduł według zastrz. 32, znamienny tym, że żywica zawiera żywicę termoutwardzalną wybraną z grupy zawierającej żywice poliestrowe, żywice fenolowe i żywice epoksydowe oraz ich kompatybilne połączenia.
34. 34. Moduł według zastrz. 23, znamienny tym, że taśmy pierwszej wzmacniającej warstwy (24) są usytuowane w przybliżeniu równolegle.
35. 35. Sposób wytwarzania samozaciskowego modułu ochronnika przepięciowego, znamienny tym, że liczne komponenty elektryczne występujące w module ochronnika grzeje się wstępnie do temperatury pomiędzy 423K a 533K, porządkuje się grzane wstępnie komponenty, włącznie z przynajmniej jedną parą metalowo-tlenkowych warystorów (12) i przewodzącym segmentem płytkowym (18) rozmieszczonym pomiędzy każdą parą metalowotlenkowych warystorów (12), w osiowy układ (20) posiadający zewnętrzną powierzchnię poprzez umieszczenie komponentów (12, 14, 18) w uchwycie do formowania stosu posiadającego zewnętrzną powierzchnię i bloki końcówkowe przy każdym końcu, wywiera się siłę osiową na końce stosu odpowiednią do zapewnienia dobrego kontaktu elektrycznego pomiędzy komponentami elektrycznymi (12, 14, 18) podczas utrzymywania osiowej siły i utrzymywania komponentów w temperaturze co najmniej 423K, nakłada się na zewnętrzną powierzchnię stosu pierwszej żywicznej warstwy podłoża (22) składającej się przynajmniej z jednego, zdolnego do wzajemnego jednorodnego mieszania się, materiału dielektrycznego posiadającego stabilność przy wysokich napięciach elektrycznych, przy czym każdy z materiałów wybiera się z grupy materiałowej składającej się z żywic termoutwardzalnych, ceramik, szkła i gumy silikonowej; nakłada się drugą warstwę podłoża (25) na pierwszą warstwę podłoża (22), przy czym pierwsza warstwa podłoża (22) dopuszcza się szybszego utwardzania się niż druga warstwa podłoża, tak żeby pierwsza warstwa podłoża (22) powiązała się z zewnętrzną powierzchnią osiowego układu (20) i pomieszała się i/lub powiązała z drugą warstwą podłoża (25), ponadto druga warstwa podłoża posiada stosunkowo bardziej miękki wierzch dający możliwość przynajmniej częściowego osadzenia w niej jednej, lub więcej, wzmacniających warstw taśm, następnie prowadzi się właściwe pokrywanie wierzchu drugiej warstwy podłoża (25) pierwszą wzmacniającą warstwę (24) taśm zawierającą liczne podzielone w kierunku promieniowym pasy taśmy, impregnowanej żywicą taśma składa się z wielokrotności prostoliniowo ułożonych włókien, włókna są wybrane z grupy matriałowej zawierającej włókno szklane, nylon, sztuczny jedwab i ceramiki, każdy pas taśmy rozciąga się na długości wymienionego stosu, a odstęp pomiędzy sąsiednimi pasami taśmy jest wystarczający do umożliwienia uwalniania gazów ze stosu, podczas wystąpienia jonizacji, podczas stosowania w ochronniku przepięciowym, żywice wybiera się z grupy materiałowej zawierającej żywice poliestrowe, żywice epoksydowe i żywice fenolowe,

    183 435 posiadające stabilność przy wysokich napięciach elektrycznych, po czym utrzymując włókna w stanie nasycenia żywicą nakłada się na drugą warstwę podłoża (25) i pierwszą warstwę (24) taśm, trzeciej warstwy podłoża (26) składającej się z przynajmniej jednego rodzaju, zdolnego do wzajemnego jednorodnego mieszania się materiału dielektrycznego, posiadającego stabilność przy wysokich napięciach elektrycznych, każdy z materiałów wybiera się z grupy materiałowej składającej się z żywic termoutwardzalnych, ceramik, szkła i gumy silikonowej, przy czym trzecia warstwa podłoża (26) tworzy miękki wierzch zdolny przynajmniej częściowo osadzić w sobie jedną lub więcej wzmacniających warstw taśmy, nakłada się na trzecią warstwę podłoża drugą warstwę taśmy, zawierającą drugi impregnowany żywicą pas taśmy, posiadający wielką ilość prostoliniowo ułożonych włókien, przy czym wybrane włókna wybiera się z grupy materiałowej zawierającej włókno szklane, nylon, sztuczny jedwab i ceramiki, żywica w stanie B została wybierana z grupy materiałowej zawierającej żywice poliestrowe, żywice epoksydowe i żywice fenolowe, posiadające stabilność przy wysokich napięciach elektrycznych, przy czym drugi pas (28) taśmy rozkłada się spiralnie wokół osiowego układu (20) i rozciąga się na długości układu, przy czym drugi pas taśmy kończy się przy każdym końcu osiowego układu (20) w formie co najmniej dwóch nałożonych na siebie zwojów; następnie nakłada się się na trzecią warstwę podłoża (26) i drugą warstwę (28) taśmy, czwartą warstwę podłoża (27) składającą się z przynajmniej jednego rodzaju, zdolnego do wzajemnego jednorodnego miesza się, materiału dielektrycznego, posiadającego stabilność przy wysokich napięciach elektrycznych, każdy z materiałów wybiera się z grupy materiałowej składającej się z żywic termoutwardzalnych, ceramik, szkła i gumy silikonowej; utwardzanie warstw podłoża (22, 25, 26, 27) i żywic, w odpowiednim czasie i przy odpowiedniej temperaturze, która przekracza maksymalną spodziewaną temperaturę mogącą wystąpić podczas uszkadzania komponentów elektrycznych (12, 14, 18) przy stosowaniu w ochronniku przepięciowym czym chłodzi się moduł i usuwa się osiową siłę ściskającą przyłożoną do końców modułu.
36. 36. Sposób według zastrz. 35, znamienny tym, że operacje, w której grzeje się wstępnie przewiduje się włączenie do stosu metalo-tlenkowych warystorów przynajmniej jednego zespołu iskiemika (315) i końcówki z kanałem do przewietrzania (320).
37. 37. Sposób według zastrz. 35, znamienny tym, że taśma zawiera wielokrotność liniowo ustawionych włókien, przy czym włókna wybiera się z grupy'włókien zawierających włókno szklane, nylon, sztucznego jedwabiu i ceramiki.
38. 38. Sposób według zastrz. 35, znamienny tym, że żywiczne warstwy zawierają co najmniej jeden materiał posiadający wysoką stabilność napięciową przy czym każdy materiał jest wybrany z grupy materiałów zawierających żywice termoutwardzalne, ceramikę, szkło i gumę silikonową.

    * * *