RU41185U1

RU41185U1 - LOW-VOLTAGE OVERVOLTAGE LIMITER

Info

Publication number: RU41185U1
Application number: RU2004113511/22U
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Патренин
Original assignee: Патренин Юрий Валерьевич
Priority date: 2004-05-05
Filing date: 2004-05-05
Publication date: 2004-10-10

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты электрических сетей и установок от перенапряжений. Ограничитель перенапряжений низковольтный содержит цилиндрический нелинейный варистор с двумя соосными с ним электродами с контактными выводами и электроизоляционную оболочку, которая покрывает боковую поверхность варистора и электрода, причем размер посадочного места электроизоляционной оболочки до сборки меньше суммарного размера варистора и электрода, при этом на поверхность контакта электроизоляционной оболочки с варистором и электродом дополнительно нанесен слой герметика. Технической результат заключается в повышении надежности работы ограничителя перенапряжений за счет увеличения усилия поджатия варистора и электродов, улучшение герметичности варистора, а также упрощении конструкции ОПН.The utility model relates to electrical engineering, in particular to devices for protecting electrical networks and installations against overvoltage. The low-voltage surge suppressor contains a cylindrical nonlinear varistor with two electrodes coaxial with it with contact leads and an insulating sheath that covers the side surface of the varistor and the electrode, and the size of the seat of the insulating sheath before assembly is smaller than the total size of the varistor and the electrode, while on the contact surface of the insulating sheath with varistor and electrode an additional layer of sealant is applied. The technical result consists in increasing the reliability of the surge suppressor by increasing the preload force of the varistor and electrodes, improving the tightness of the varistor, and also simplifying the design of the arrester.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам зашиты электрических сетей и установок от перенапряжений.The utility model relates to electrical engineering, in particular, to devices for protecting electrical networks and installations against overvoltage.

Известно устройство, нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН) применяющийся для защиты электрических сетей и электротехнического оборудования с эффективно заземленной нейтралью, содержащий стеклопластиковый корпус, внешнюю полимерную оболочку с ребрами, которая расположена на упомянутом корпусе, два электрода, которые расположены по концам упомянутого корпуса и, по меньшей мере, одну колонку варисторов, расположенную в упомянутом корпусе между упомянутыми электродами (RU 2203514, Н 01 В 17/50, 19/04, Н 01 С 7/12, 1999).A device is known, a nonlinear surge suppressor (arrester) used to protect electrical networks and electrical equipment with an effectively grounded neutral, containing a fiberglass housing, an external polymer shell with ribs, which is located on the said housing, two electrodes that are located at the ends of the said housing and at least one varistor column located in said housing between said electrodes (RU 2203514, H 01 B 17/50, 19/04, H 01 C 7/12, 1999).

Основным недостатком известного устройства являются сложность конструкции и значительные габаритные размеры так как низковольтные ограничители перенапряжений конструируются по аналогии с их высоковольтными аналогами методом уменьшения линейных размеров, входящих в конструкцию элементов в соответствии с уменьшением линейных размеров варисторов. Излишняя сложность конструкции может быть обусловлена необходимостью использования ограничителя перенапряжений на открытом воздухе (категория УХЛ-1 по ГОСТ 15150) и, соответственно, необходимостью защитить варистор от воздействия внешней среды. Сложность конструкции, значительные габаритные размеры низковольтных ОПН приводят к увеличению их массы и ухудшению эксплутационных характеристик.The main disadvantage of the known device is the design complexity and significant overall dimensions, since low-voltage surge arresters are designed by analogy with their high-voltage counterparts by reducing the linear dimensions included in the design of the elements in accordance with the reduction of the linear dimensions of the varistors. Excessive design complexity may be due to the need to use a surge suppressor in the open air (UHL-1 category according to GOST 15150) and, accordingly, the need to protect the varistor from environmental influences. The complexity of the design, the significant overall dimensions of low-voltage arresters lead to an increase in their mass and deterioration in operational characteristics.

Наиболее близким к полезной модели, прототипом, является ограничитель перенапряжений нелинейный (RU 35471, U l, H 01 C 7/12, 2003), содержащий цилиндрический нелинейный варистор с двумя соосными с ним Closest to the utility model, the prototype is a non-linear surge suppressor (RU 35471, U l, H 01 C 7/12, 2003) containing a cylindrical non-linear varistor with two coaxial with it

электродами с контактными выводами, при этом боковые поверхности варистора и электродов с контактными выводами покрыты в натяг цельнолитой электроизоляционной оболочкой, боковая поверхность каждого контактного вывода электрода имеет кольцевой участок с установленной на нем уплотнительной прокладкой, опоясывающей в натяг вывод по его боковому периметру и выполненной из эластичного электроизоляционного материала.electrodes with contact leads, while the lateral surfaces of the varistor and electrodes with contact leads are covered in an interference fit with an integrally insulated sheath, the lateral surface of each contact terminal of the electrode has an annular section with a gasket installed on it, encircling the interference along its lateral perimeter and made of elastic electrical insulating material.

Недостатками этого устройства является возможность смещения электродов в аксиальном направлении при скручивающей нагрузке и разгерметизации вследствие ослабления натяжения уплотнительной прокладки, а это, в свою очередь, увеличивает вероятность повреждения ограничителя перенапряжений. Кроме того, наличие кольцевой уплотнительной прокладки делает конструкцию громоздкой, а цельнолитая электроизоляционная оболочка не обеспечивает достаточное усилие поджатая электродов к варистору, что может привести к искрению, локальному разогреву тела варистора и выходу его из строя.The disadvantages of this device is the possibility of displacement of the electrodes in the axial direction under a torsional load and depressurization due to the weakening tension of the gasket, and this, in turn, increases the likelihood of damage to the surge protector. In addition, the presence of an annular sealing gasket makes the construction cumbersome, and a solid-cast insulating shell does not provide sufficient force to compress the electrodes to the varistor, which can lead to sparking, local heating of the varistor body and its failure.

Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы ограничителя перенапряжений за счет увеличения усилия поджатия варистора и электродов, улучшение герметичности варистора, а также упрощение конструкции ОПН.The technical task of the utility model is to increase the reliability of the surge suppressor by increasing the preload force of the varistor and electrodes, improving the tightness of the varistor, and also simplifying the design of the arrester.

Техническая задача решается тем, что ограничитель перенапряжений низковольтный, содержащий цилиндрический нелинейный варистор с двумя соосными с ним электродами с контактными выводами и электроизоляционную оболочку, отличающийся тем, что электроизоляционная оболочка покрывает боковую поверхность варистора и электрода, причем размер посадочного места электроизоляционной оболочки до сборки меньше суммарного размера варистора и электрода, при этом на поверхность контакта The technical problem is solved in that the low-voltage surge suppressor, containing a cylindrical non-linear varistor with two coaxial electrodes with contact leads and an insulating sheath, characterized in that the insulating sheath covers the side surface of the varistor and the electrode, and the size of the seat of the insulating sheath before assembly is less than the total the size of the varistor and electrode, while on the contact surface

электроизоляционной оболочки с варистором и электродом дополнительно нанесен слой герметика.An insulating sheath with a varistor and an electrode is additionally coated with a sealant.

Техническая задача решается также тем, что размер посадочного места электроизоляционной оболочки меньше суммарного размера варистора и электрода не менее чем на 0,4 мм, при этом слой герметика выполнен из низкомолекулярного силоксанового каучука с инертным наполнителем, а электроизоляционная оболочка выполнена из высокомолекулярного силоксанового каучука с инертным наполнителем, а контактные выводы электродов выполнены в форме шпилек с резьбой.The technical problem is also solved by the fact that the size of the seat of the insulating shell is less than the total size of the varistor and electrode by at least 0.4 mm, while the sealant layer is made of low molecular weight siloxane rubber with an inert filler, and the electrical insulation shell is made of high molecular weight siloxane rubber with an inert filler, and the contact leads of the electrodes are made in the form of threaded rods.

Отличительные признаки полезной модели: покрытие электроизоляционной оболочкой электрода и варистора с начальным размером посадочного места меньшим, чем суммарный размер электрода и варистора не менее чем на 0,4 мм; поверхность посадочного места имеет дополнительный слой герметика; контактные выводы электродов выполнены в форме шпилек с резьбой; электроизоляционная оболочка выполнена из высокомолекулярного силоксанового каучука с инертным наполнителем, а герметик выполнен из низкомолекулярного силоксанового каучука с инертным наполнителем.Distinctive features of the utility model: coating of the electrode and varistor with an insulating sheath with an initial seat size smaller than the total size of the electrode and varistor by at least 0.4 mm; the surface of the seat has an additional layer of sealant; the contact leads of the electrodes are made in the form of threaded rods; the insulating sheath is made of high molecular weight siloxane rubber with an inert filler, and the sealant is made of low molecular weight siloxane rubber with an inert filler.

Покрытие электроизоляционной оболочкой только электродов и варистора создает целенаправленное усилие поджатая электродов к варистору, которое усиливается также за счет заданного размера (S) посадочного места. Все вышеперечисленное улучшает электрический контакт электродов с варистором, что исключает возможность искрения между ними, а, следовательно, снижает вероятность возникновения локальных перегревов и выхода ОПН из строя. Дополнительный слой герметика также способствует увеличению усилия поджатая и обеспечивает герметичность варистора и поверхностей его контакта с электродами, что препятствует, например, попаданию внутрь ОПН атмосферной влаги, что может привести к выходу ОПН из строя, а также Coating only the electrodes and the varistor with an electrical insulating sheath creates a targeted force to press the electrodes to the varistor, which is also enhanced by the specified size (S) of the footprint. All of the above improves the electrical contact of the electrodes with the varistor, which eliminates the possibility of sparking between them, and, therefore, reduces the likelihood of local overheating and arrester failure. An additional layer of sealant also contributes to an increase in the tightened force and ensures the tightness of the varistor and its contact surfaces with the electrodes, which prevents, for example, atmospheric moisture from entering the arrester, which can lead to failure of the arrester, as well as

выходу из строя оборудования, для защиты которого вышеупомянутый ОПН используется. Выполнение контактных выводов электродов в виде шпилек с резьбой позволяет надежно закрепить ОПН в электрической цепи защищаемого оборудования и обеспечить хороший электрический контакт без использования дополнительных крепежных устройств. Электроизоляционная оболочка выполнена из высокомолекулярного силоксанового каучука, позволяющего покрывать поверхность в натяг за счет его эластичности. Герметик выполнен из низкомолекулярного силоксанового каучука, обладающего вязкостью, достаточной для покрытия поверхности, при этом его электрическая прочность в сухом состоянии должна быть не ниже электрической прочности материала, из которого изготовлена электроизоляционная оболочка. Кроме того, форма контактных выводов, электроизоляционной оболочки упрощает конструкцию ОПН при сохранении надежности его работы.failure of equipment for the protection of which the aforementioned arrester is used. The implementation of the contact leads of the electrodes in the form of threaded rods allows you to reliably fix the arrester in the electrical circuit of the protected equipment and provide good electrical contact without the use of additional mounting devices. The insulating shell is made of high molecular weight siloxane rubber, which allows covering the surface in interference due to its elasticity. The sealant is made of low molecular weight siloxane rubber having a viscosity sufficient to cover the surface, while its dry strength must not be lower than the electrical strength of the material of which the insulating sheath is made. In addition, the shape of the contact leads, electrical insulating shell simplifies the design of the arrester while maintaining the reliability of its work.

Предложенную полезную модель поясняет чертеж. На фигуре изображен ограничитель перенапряжений низковольтный предложенной конструкции, который состоит из варистора 1, двух электродов 2 с контактными выводами 3, электроизоляционной оболочки 4 с посадочным мегом 5, герметика 6.The proposed utility model is illustrated in the drawing. The figure shows the low voltage surge protector of the proposed design, which consists of a varistor 1, two electrodes 2 with contact leads 3, an insulating sheath 4 with a landing mega 5, sealant 6.

Защита оборудования от перенапряжения при помощи ОПН осуществляется следующим образом. ОПН включается в электрическую сеть параллельно защищаемому оборудованию, с помощью контактных выводов 3 электродов 2. В нормальном эксплутационном режиме через варистор 1 протекает ток порядка десятых долей миллиампера. При появлении в электрической сети импульсов перенапряжений (кратковременных скачков напряжения) через электроды 2 и варистор 1 протекает значительный импульсный ток, благодаря высокой нелинейности варистора, в результате чего энергия импульсов перенапряжений, возникших в сети по тем или иным причинам, рассеивается в варисторе, а величина перенапряжений снижается до безопасных, для Protection of equipment from overvoltage with the help of an arrester is as follows. The arrester is connected to the electrical network in parallel with the protected equipment, using the terminals 3 of the electrodes 2. In normal operating mode, a current of about tenths of a milliampere flows through varistor 1. When overvoltage pulses (short-term voltage surges) appear in the electric network, a significant pulse current flows through the electrodes 2 and varistor 1, due to the high nonlinearity of the varistor, as a result of which the energy of the overvoltage pulses arising in the network for one reason or another is dissipated in the varistor, and the quantity surge voltage is reduced to safe, for

защищаемого оборудования, уровней. Надежность работы ОПН в большей степени зависит от хорошего электрического контакта между варистором 1 и электродами 2 и герметичности ОПН, что, в свою очередь определяется усилием поджатия, которое обеспечивается электроизоляционной оболочкой 4 с посадочным местом 5, размер (S) которого обеспечивает плотную посадку электроизоляционной оболочки. Дополнительное усилие поджатия и герметичность электродов 2 и варистора 1 обеспечивает слой герметика 6. При плохом поджатии ухудшается контакт и герметичность и при прохождении импульса перенапряжения через ОПН может возникнуть разряд между электродом 2 и варистором 1 и локальный разогрев, что приводит к выходу из строя как ОПН, так и защищаемого оборудования. Герметичность также необходима для защиты варистора от влаги и воздействий внешней среды.protected equipment, levels. The reliability of the arrester depends to a large extent on good electrical contact between the varistor 1 and the electrodes 2 and the tightness of the arrester, which, in turn, is determined by the preload force provided by the insulating sheath 4 with a seat 5, the size (S) of which ensures a tight fit of the insulating sheath . An additional preload force and tightness of the electrodes 2 and varistor 1 is provided by the sealant layer 6. If the preload is poorly applied, contact and tightness worsen, and when the overvoltage pulse passes through the arrester, a discharge between the electrode 2 and varistor 1 and local heating can occur, which leads to failure as an arrester and protected equipment. Tightness is also necessary to protect the varistor from moisture and environmental influences.

При изготовлении ОПН выбор варистора осуществляется согласно требуемым электротехническим характеристикам, например, могут быть использованы оксидно-цинковые варисторы. Электроды с контактными выводами могут быть изготовлены, например, из дюраль алюминия марки Д1Т или аналогичных материалов, которые имеют такую же электропроводность, теплопроводность и твердость. Электроизоляционная оболочка с инертным наполнителем должна быть эластичной и обладать следующими свойствами: условная прочность при растяжении не менее 6,4 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 310%, твердость 60±5 в единицах по Шору, электрическая прочность при частоте 50 Гц не менее 22 кВ/мм. Предложенная полезная модель низковольтного ОПН изготавливается путем сборки из вышеперечисленных деталей. Для обеспечения полной герметичности и дополнительной защиты боковой поверхности варистора, на поверхность посадочного места 5 перед сборкой наносится слой герметика 6 выполненного, например, из низкомолекулярного силоксанового каучука с инертным наполнителем толщиной In the manufacture of an arrester, the choice of a varistor is carried out according to the required electrical characteristics, for example, zinc oxide varistors can be used. Electrodes with contact leads can be made, for example, of aluminum duralumin grade D1T or similar materials that have the same electrical conductivity, thermal conductivity and hardness. The insulating shell with an inert filler must be flexible and have the following properties: conditional tensile strength of at least 6.4 MPa, elongation at break of at least 310%, hardness of 60 ± 5 in Shore units, electrical strength at a frequency of 50 Hz of at least 22 kV / mm. The proposed utility model of low-voltage arrester is made by assembling from the above parts. To ensure complete tightness and additional protection of the lateral surface of the varistor, a layer of sealant 6 made, for example, of low molecular weight siloxane rubber with an inert filler, is applied to the surface of the seat 5 before assembly

не менее 0,1 мм, электрическая прочность, которого в сухом состоянии не меньше электрической прочности материала, используемого для изготовления электроизоляционной оболочки.not less than 0.1 mm, dielectric strength, which in the dry state is not less than the dielectric strength of the material used to make the insulating sheath.

Испытания предложенной конструкции ОПН с оксидно-циноквыми варисторами показали хорошую надежность в условиях эксплуатации УХЛ-1 по ГОСТ 15150.Tests of the proposed design of an arrester with oxide-zinc varistors have shown good reliability in the operating conditions of UHL-1 according to GOST 15150.

Стандартные испытания на герметичность показали, что измеренное значение напряжения после извлечения из воды изменилось по сравнению с исходным (до погружения в воду) в пределах нормы допускаемой ГОСТ 16962.1 (не больше чем на 5%). Проверка на воздействие изменения температур, проведенная согласно методу 205-2 ГОСТ 20.57.406, также показала, что ОПН предлагаемой конструкции отвечает всем требованиям ГОСТ.Standard leak tests showed that the measured voltage value after extraction from water changed compared to the original (before immersion in water) within the norm allowed by GOST 16962.1 (no more than 5%). Testing for the effects of temperature changes carried out according to method 205-2 GOST 20.57.406 also showed that the arrester of the proposed design meets all the requirements of GOST.

Claims

1. A low-voltage surge suppressor, comprising a cylindrical non-linear varistor with two electrodes coaxial with it with contact leads and an insulating sheath, characterized in that the insulating sheath covers the side surface of the varistor and the electrode, and the size of the seat of the insulating sheath before assembly is smaller than the total size of the varistor and electrode while a sealant layer is additionally applied to the contact surface of the electrical insulating shell with the varistor and the electrode.

2. The low voltage surge arrestor according to claim 1, characterized in that the size of the seat of the electrical insulating sheath is less than the total size of the varistor and electrode by at least 0.4 mm.

3. The low voltage surge arrestor according to claim 1, characterized in that the sealant layer is made of low molecular weight siloxane rubber with an inert filler, and the insulating sheath is made of high molecular weight siloxane rubber with an inert filler.

4. The low voltage surge arrestor according to claim 1, characterized in that the contact leads of the electrodes are made in the form of threaded rods.