SE427782B - Elektriskt overspenningsskydd - Google Patents

Description

78029 22-0 av stationär ström genom styrmotstånden. En överspänning i systemet över en förutbestämd spänning kommer dock att orsaka båggapen att slå över och släppa igenom en stor ström till jord genom serieeffektvaristorerna, vilka väljes att ha en låg resis- tans vid en sådan spänning. När systemspänningen återvänder till normal nivå, ökar resistansen hos effektvaristorerna snabbt tills det finns otillräcklig följström genom överspänningsskyddet för bågarna att upprätthålla i gapen och överspänningsskyddet åter- ställes för att åter bli en öppen omkopplare. Gapen utför funk- tionerna av att ge en precis styrning av omkopplingsfunktionen och av isolering av systemspänningen från varistorerna i statio- närt tillstånd. Denna isolation behövs eftersom varistorerna kanske icke har tillräcklig icke-linjäritet i sin strömspännings- karakteristik för att upprätthålla stationär ström vid den nor- mala systemspänningen vid ett tillräckligt lågt värde för att förhindra termiska skador på överspänningsskyddet.

Nyligen utvecklade Varistorer av zinkoxidblandningar har gjort det möjligt att helt eliminera seriebåggap från överspän- ningsskydd. Dessa Varistorer hänföres ofta till som "högexponent"- Varistorer. Ordet "exponent" är den numeriska exponenten i ström- spänningsförhållandet I = KVn för en varistor, där I är strömmen genom varistorn, K är en konstant, och V är spänningen över va- ristorn. Sådana högexponent-Varistorer kan ha tillräcklig resis- tans vid systemspänning för att släppa genom följström vilken normalt ej är betydande, medan varistorn icke desto mindre har en tillräckligt snabb minskning av resistansen vid förutbestämda överspänningar för att erbjuda snäv styrning av överspännings- omkopplingsfunktionerna utan nâgra inlagda gap.

Varistorer som används i överspänningsskydd är i allmän- het underkastade ett termiskt rusningstillstånd, och detta gäl- ler speciellt högexponent-varistorer vilka används utan serie- bâggap. Rusningstillstândet beror på tendensen hos varistorn att vid en inställd spänning släppa genom mer och mer ström vid ökan- de temperatur. Ett överspänningsskydd utan seriegap och med hög- exponenteffekt-varistorer släpper igenom en viss stationär ström vid den normala systemspänningen. Storleken av denna ström kom- mer att pâverkas genom det sätt på vilket värme som alstras ge- nom strömmen avledes från överspänningsskyddet. Om den statio- 7802922-0 nära strömmen är för hög, så kommer temperaturen hos överspän- ningsskyddet att fortsätta att stiga och strömmen kommer att öka tills överspänningsskyddet går sönder, eftersom temperaturberoen- det hos varistorströmmen är en funktion av högre dignitet än vär- meavgivningen från överspänningsskyddet. Å andra sidan kan även om den stationära strömmen är väl under instabilitetströskeln, en serie överströmmar tillföra så mycket energi till varistorerna att de icke kan återhämta sig till den stationära strömmen och således drivs till ett rusningstillstånd.

Problemet med termisk rusning i överspänningsskydd har in- setts tidigare. Tidigare försök att förhindra rusning har gällt i första hand att förbättra värmeöverföringen mellan varistorer- na och kåpan, så att kåpan skulle kunna avleda tillräckligt med värme för att hålla varistorerna väl under en temperatur från vilken de skulle kunna tryckas in i en rusning genom vilka som helst förutsedda överströmmar. En sådan tidigare ansats är t ex beskriven i US-patentet 2 050 334 utfärdat den ll augusti 1936 till D.R. Kellogg. I .detta_ beskrives ett överspänningsskydd i vilket utrymmet mellan varistorerna och porslinskåpan är fyllt med en icke brännbar isolator för att förbättra värmeöverfö- ringen till kåpan. Isolatorn är cylindrisk och är anordnad efter det att varistorerna har insatts i kåpan. Beroende på den spe- ciella isolatorformen, kan den packas runt varistorerna, inbädda dessa,eller insättas som en förformad cylinder.

Ett allvarligt problem med ovan nämnda tidigare ansats är att vilket som helst överslag över varistorerna i en felmod kom- mer att vara snävt avgränsat och kommer därför att resultera i en snabb alstring av stora volymer gas. En sådan gasalstring ger en ökad sannolikhet för att kåpan skall explodera.

Det nya överspänningsskyddet enligt föreliggande uppfin- ning innefattar mellan varistorerna och kåpan en värmeöverfö- rings- och avledningskrage. Uppbyggnaden av kragen är sådan att den lämnar utrymme för fritt överslag i den händelse ett fel skul- le inträffa på varistorerna. Detta reducerar den snabba alstringen av gaser vilket skulle resultera ur en innestängd båge och redu- cerar därvid sannolikheten för en kraftig förstöring av över- spänningsskyddet. Utöver dess funktionamt överföra värme från varistorn till kåpan, verkar kragen själv som en värmeavledare 7802922-0 för att utöka värmekapaciteten hos varistorerna och därvid mins- ka sannolikheten för varistorerna att bringas till termiskt rus- ningstillstånd genom impulsenergi.

Fig. l är en sidosnittvy av ett första exempel på ett över- spänningsskydd i enlighet med en föredragen utföringsform av fö- religgande uppfinning.

Fig. 2 är en tvärsnittsvy av överspänningsskyddet enligt fig. 1 tagen genom mittdelen. d Fig. 3 är en sidosnittvy av ett longitudinellt stycke av ett överspänningsskydd av ett andra exempel i enlighet med en fö- redragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 4 är en sidovy av en av varistorenheterna i överspän- ningsskyadet enligt fig. 3.

Fig. 5 är en sidovy av en första alternativ uppbyggnad för en varistorenhet av den allmänna typen som enheten enligt fig. 4.

Fig. 6 är en frontsnittvy av varistorenheten enligt fig 5.

Fig. 7 är en tvärsnittsvy av ett överspänningsskydd med varistorenheter sådana som enheten visad i fig. 5.

Fig. 8 är en sidovy av en andra alternativ uppbyggnad för en varistorenhet av den allmänna typen som enheten enligt fig 4.

Fig. 9 är en sidosnittvy av varistorenheten enligt fig 8.

Fig. 10 är en tvärsnittsvy av ett överspänningsskydd i vilket varistorenheter sådana som enheten enligt fig. 8 och 9 är installerade och hålles på plats via en fjädrande förspännings- kula.

Fig. ll är en sidosnittvy av ett longitudinellt stycke av överspänningsskyddet.

Fig. 12 är en sidovy av en tredje alternativ uppbyggnad för en varistorenhet av den allmänna typen som enheten enligt fig. 4.

Fig. 13 är en frontsnittvy av varistorenheten enligt fig. 12.

Fig. 14 är en sidovy av en termisk shuntplatta av metall vilken ingår i varistorenheten enligt fig. l2 och 13.

Fig. 15 är en tvärsnittsvy av ett överspänningsskydd ut- visande ett par varistorenheter sådana som enheten enligt fig. 12 och 13 installerad i porslin vilket hâlles på plats genom en fjädrande förspänningskula. 7802922-0 En första föredragen utföringsform av föreliggande upp- finning är det elektriska överspänningsskyddet 10 visat i fig. 1 i ritningarna. Överspänningsskyddet 10 har en kåpa vilken inne- fattar ett skörtat kâpporslin 12. Porslinet 12 har till sina ändar fästade tvâ anslutningsändtäckaggregat 14 av metall vil- ka innefattar organ för ventilering av gasen innanför över- spänningsskyddet 10 när ett förutbestämt gastryck överskrides i överspänningsskyddet. Innanför porslinet 12 och elektriskt an- slutna i serie mellan ändtäckaggregaten 14 finns en trave skiv- formade varistorer 16 vilka består av en blandning av högexpo- nent zinkoxidkeramiskt material. Varistorerna 16 är anordnade på en sida av porslinets 12 centrala axel. Ett värmeöverförings- och avledande material 18 utfyller en större del av det longi- tudinella utrymmet mellan varistorerna 16 och den inre väggen av porslinet 12 vilket material är en rumstemperaturhärdande kisel- gummiblandning vilken är utfylld med ett speciellt aluminium- oxidfyllmedel. Det icke utfyllda partiet av det longitudinella utrymmet i det inre av porslinet 12 definierar en urladdnings- och gasventilationskanal 19.

I fig. 2 visas ett tvärsnitt genom överspänningsskyddet 10 vilket utvisar en av varistorerna 16 inbäddad 1 värmeöverfö- rings- och avledningsmaterial 18. Vardera av varistorerna 16 är på sina ytor anordnad med en ledande elektrodbeläggning, så att när varistorerna 16 travas samman, de elektriskt serieanslutes genom kontakt mellan närliggande ytor.

Värmeöverföringsmaterialet 18 kan hällas ned i överspän- ningsskyddet 10 efter det att varistorerna 16 har installerats, och överspänningsskyddet 10 vrides sedan ned på sidan under härd- ning av materialet 18 så att genom självnivellering hos materia- let 18 ventilationskanalen 19 återstår i det inre av porslinet 12.

Värmeöverförings- och avledningsmaterialet 18 ger en för- bättrad termisk koppling mellan varistorerna 16 och porslinet 12 och medger en mera effektiv avledning av den värme som genere- ras i varistorerna 16 från porslinet under stationär funktion hos överspänningsskyddet 10 i ett system. Det höjer värmeavled- ningsförmågan för varistorerna 16 genom att förhöja den totala värmekapaciteten hos överspänningsskyddet 10 så att varistorerna 7802922-0 16 är mindre benägna att drivas till ett termiskt rusnings- tillstånd genom den energi som absorberas under loppet av en enkel lång överspänningspuls eller genom en serie av pulser som ligger nära varandra i tiden. En ytterligare funktion hos värme- överförings- och avledningsmaterialet 10 är skyddet av varisto- rerna 16 mot mekaniska stötskador under frakt eller annan han- tering av överspänningsskyddet 10.

För alla de utföringsformer som är beskrivna här, kan ett lämpligt värmeöverförings- och avledningsmaterial tillverkas ge- nom att blanda 1,8 viktdelar aluminiumoxidsandspecialfyllmedel med 1 del låg-visköst två-komponent rumstemperaturhärdande väts- kekiselgummibindemedel, som t ex en produkt såld 1976 som RTV 627 av Silicone Products Department av General Electric Company.

Sanden är företrädesvis en blandning av lika delar 180 finsand- korn och 80 grovsandkorn som definieras genom U.S. National Bureau of Standards t ex i U.S. Dept. of Commerce Publication 118-50, "Simplified Practice Recommendations“. Den primära funk- tionen hos den grova sandkomponenten är att förbättra den ter- miska ledningsförmâgan, medan de primära funktionerna hos den fina sandkomponenten är att förbättra de strukturella egenska- perna hos materialet, för att upphäva sedimentering av den gro- va komponenten under hällning och härdning och för att ersätta det mera dyrbara silikongummibindemedlet.

Ventilationskanalen 19 ger ett utrymme för obegränsade överslag över vilken som helst eller alla varistorerna 16 i det fall ett fel inträffar på överspänningsskyddet 10, så att ett minimum av gas alstras då fel inträffar. Gasen som oundvikligen genereras vid ett sådant fel, kan ventileras genom ventilations- mekanismerna i ändtäckaggregaten 14 genom att passera genom den obegränsade ventilationskanalen 19 som återstår genom värmeöver- föringsmaterialet 18.

En andra föredragen utföringsform av föreliggande uppfin- ning är överspänningsskyddet 20 som visas i fig. 3 i ritningarna.

En kåpa för överspänningsskyddet 20 omfattar täckaggregat och porslin 22 och är lik överspänningsskyddet 10 i exempel 1. Inom porslinshuset 22 i överspänningsskyddet 20 finns travade ett flertal varistorenheter 24, av vilka en visas mera detaljerat i fig. 4. Varistorenheterna 24 a lämnar ett ventilationsutrymme 25 7802922-0 vilket sträcker sig longitudinellt längs det inre av överspän- ningsskyddet 20.

Varistorenheten 24 enligt fig. 4 är en zinkoxidvaristor 26 vilken är anordnad med en individuell värmeöverförings- och avledningskrage 27 av värmeöverföringsmaterial av samma typ som materialet 18 i överspänningsskyddet 10 i exempel l. Kragen 27 omger helt varistorn 26 och har ett tillplattat ventilationsut- rymmesparti 28 vilket ger det inkrementella partiet hos venti- lationsutrymmet 25 i överspänningsskyddet 20 för den enskilda varistorenheten 24.

Det finns flera fördelar i att kombinera en varistor och en enskild värmeöverförings- och avledningskrage 27 hellre än ett arrangemang sådant som i överspänningsskyddet l0 enligt exempel 1, där materialet 18 inkapslar alla varistorerna 16 som en grupp.

En fördel är att de individuellt kragade varistorenheterna 24 är lättare att hantera och installerai överspänningsskyddet än vari- storerna 26 själva utan kragen 27, eftersom kragen 27 ger ett understödjande organ för varistorerna 26. En annan fördel är att varistorenheterna 24 åter lätt kan tas isär om man vid prov på det färdiga överspänningsskyddet 20 finner att en eller flera av varistorerna 26 är felaktig. En felaktig varistorenhet 24 kan då ersättas och överspänningsskyddet sättes åter samman utan att be- höva kasseras. En tredje fördel att kombinera varistorerna 26 med en krage 27 för att åstadkomma en enhet 24 är att uppbyggna- den av kragen 27 lätt kan modifieras för att spara material och att vara bättre avpassad för andra problemtillstånd.

En egenskap som kan vara ett problem är skillnaden i ter- misk utvidgningskoefficient mellan materialet i kragen 27 och varistorerna 26 och porslinet 22. Den termiska utvidgningskoeffi- cienten 27 är avsevärt större än hos porslinet 22 eller varistorn 26. Detta kan innebära att vid upphettning av överspänningsskyd- det 20 kragen 27 hos näraliggande varistorenheter 24 skulle trycka mot varandra så att kontakten mellan ytorna hos deras respektive varistorer 26 bryts. För att förhindra att sådant inträffar, görs tjockleken hos kragen 27 mindre än tjockleken hos varistorn 26.

Det är önskvärt att vardera av varistorenheterna 24 sta- digt hålles på plats inom porslinet 22, både för enkel mekanisk 780292-2-0 stabilitet och också för att upprätta ett bra värmeöverförings- förhållande till porslinet 22. Eftersom materialet i kragen 27 kan göras fjädrande, så kan kragen 27 själv ge den mekaniska och termiska kontakt som behövs för att upprätta den önskade kvar- hållningen på plats. Dock har man funnit att när den termiska ledningsförmågan hos kragen 27 ökas genom ökad fyllning med iso- lerande keramiska partiklar som aluminiumoxid, fjädringen avtar till en punkt där överdrivna påkänningar kan bli följden inom loppet av installationen av enheterna 24 och också vid upphett- ning av överspänningsskyddet 20 efter att det har satts samman.

Nedan beskrives flera alternativa uppbyggnadssätt för varistor- enheter med kragar vilka modifierats för att undvika ett eller flera av ovan nämnda problemtillstånd. De alternativa enheterna är av samma allmänna typ som varistorenheterna 24 i överspän- ningsskyddet 20 på så sätt att enheterna innefattar en separat och enskild värmeavlednings- och överföringskrage, vilken kan införlivas i ett överspänningsporslin i en eller flera staplar.

Därför diskuteras ej vidare särdragen hos några andra överspän- ningsskydd än de som är av porslin för vardera alternativ enhet.

Dessutom kan kragen för vardera alternativ enhet vara av samma material som beskrivits för överspänningsskyddet 10 i exempel l ovan.

~I fig. 5 och 6 visas en första alternativ varistorenhet 30. Varistorenheten 30 innefattar en varistor 32 och en krage' runt varistorn 32. Kragen 33 har en tillplattad ventilations- utrymmessektion 34 och är anordnad med två expansionsutrymmes- inbuktningar 35. Inbuktningarna 35 kompenserar för en förlust av fjädring i kragmaterialet när det är kraftigt fyllt med fyllme- del. Varistorenheten 30 visas installerad i ett pcrslin 36 i fig. 7 med ett ventilationsutrymme 37 lämnat öppet. Inbuktnin- garna 35 sparar kragmaterial och ger ett utrymme för kragen 33 att expandera. Dessutom gör inbuktningarna 35 de partier hos kragen 33 vilka befinner sig på vardera sidan om ventilations- utrymmessektionen 34 böjliga, för att medge en snäv passning i porslin av skilda diametrar. Ytorna hos varistorn 32 höjs ovan kragen 33 för att medge termisk utvidgning av kragen 33 i denna riktning.

I fig. 8 och 9 visas en andra alternativ varistorenhet 38 7802922-0 vilken är avpassad att vara installerad inom porslinet 36 som visas i fig. 10 och ll. Enheten 38 innefattar en varistor 40 och en krage 42. Ytorna på varistorn 40 är upphöjda ovan kragen 42 för att medge utvidgning av kragen 42. Kragen 42 innefattar en näsa 44 vilken har ett upphöjt parti 46 och en longitudinell förspänningskanal 48. Fyra fasetterade partier 49 hos kragen 42 fungerar som ventilationsutrymmessektion 49. Som visas i fig. 10 och ll, är varistorenheten 38 installerad i porslinet 36 till- sammans med en kraftigt fjädrande förspänningskula 50, vilken är gjuten av ofyllt kiselgummi. Kulan 50 skjuts på plats mellan förspänningskanalen 48 hos varistorenheten 38 och innerväggen av porslinet 36 och är precis tillräckligt stor i diameter för att lätt deformeras när den befinner sig på plats, så att den utövar en konstant förspänning på varistorenheten 38 mot den motsatta innerväggen av porslinet 36. Detta ger mekanisk stabi- litet och god termisk kontakt hos varistorenheten 38 till pors- linet 36 genom att tvinga kragen 42 att överensstämma mot väggen hos porslinet 36. Ventilationsutrymmessektionerna 49 ger ventila- tion på båda sidor om näsan 44, så att två ventilationsutrymmen 52 bildas i ett överspänningsskydd med enheter sådana som varis- torenheterna 38. Det upphöjda partiet 46 hos näsan 44 behåller det rätta mellanrummet hos näsan 44 när varistorenheten 38 lig- ger i stapel och förspänd via kulan 50. Delen av näsan 44 nära änden och innefattande kanalen 48 kan ha tillsatsfyllning av visst fyllmaterial för att ytterligare förstyva denna, så att kraften hos förspänningskulan 50 merajämntfördelas i kragen 42.

Fjäderspänningskulorna 50 håller varistorenheterna 38 in- dividuellt i en stapel inom ett porslin. Kulorna 50 kan lätt tryckas längs de i linje inrättade förspänningskanalerna 48 hos varistorenheterna 38, en åt gången eller t.o.m. i grupper och kan också lätt dras ut för att lossa varistorenheterna 38. Den longitudinella utsträckningen hos de installerade kulorna 50 är densamma som tjockleken hos varistorerna 40 i enheterna 38, så att kulorna 50 i en stapel av enheten 38 med nödvändighet lig- ger i överensstämmelse med de staplade varistorenfeterna 38.

Användningen av en förspänningskula för att hålla en varistor- enhet på plats är ej en del av föreliggande uppfinning.

I fig. 12 och l3 visas en tredje alternativ varistor- 7802922-0 lo enhet 54 vilken innefattar ett par varistorer 56 staplade till- sammans och omgivna av en enkel krage 58. Kragen 58 har en näsa 60 med ett upphöjt parti 62 och en förspänningskanal 64 på sam- ma sätt som varistorenheten 38 beskriven ovan. Två plana ven- tilationsutrymmessektioner 66 på kragen 58 är belägna på vardera sidan om näsan 60. Dessutom finns i mittsektionen av kragen 58 inbäddad en termisk shuntplatta 67 av aluminium, visad separat i fig. l4,för att öka den termiska ledningsförmågan lateralt i kragen 58.

I I fig. 15 visas hur ett flertal av varistorenheterna 54 är installerade och hålles på plats via förspänningskulor 68,1 ett överspänningsskyddsporslin 70. Det finns tvâ parallella stap- lar av varistorenheten 54 orienterade i diametralt motsatt för- hållande i porslinet 70. Förspänningskulan 68 mellan dem och i båda kanalerna 64 ger en ömsesidigt motverkande kraft på näsorna 60 för att säkert hålla enheterna 54 på plats och i nära kontakt med innerväggen av porslinet 70. Ett sådant arrangemang av pa- rallella staplar av varistorenheten 54 är speciellt lämpat för överspänningsskydd som är konstruerade för att motstå onormalt höga överströmmar. Hanteringen av sådana höga överströmmar er- fordrar i vissa fall att mer än en stapel av varistorer är kopp- lad parallellt för att uppvisa en strömbana av tillräckligt låg resistans. Dessutom kan vid höga strömmar överspänningen över de enskilda varistorenheterna 54 vara så hög att extra isolations- yta behövs emellan ytorna för att förhindra överslag. Av denna anledning är varistorerna 56 hos enheten 54 ej tätt placerade in- vid det parti av kragen 58 vilket är i kontakt med porslinet 70, trots att ettlitet mellanrum skulle ge bättre termisk koppling av varistorerna 56 till porslinet 70. I stället flyttas varisto- rerna 56 bort ett tillräckligt avstånd för att ge den behövliga isolationsytan. Eftersom den termiska kopplingen till porslinet 70 därvid minskas, är den termiska shuntplattan 60 inbäddad i vardera av varistorenheterna 54 för att motsvarande öka den ter- miska ledningsförmågan hos kragen 58 i den generella riktningen av innerväggen hos porslinet 70.

Varistorenheter sådana som beskrivits i de föredragna ut- föringsformerna kan användas innanför ett metallhölje hos ett gasisolerat system direkt i isolationsgasen, med tillräckligt 7802922-0 ll avstånd från höljets vägg, för att förhindra överslag. Med ett sådant arrangemang kan isolationskåpan utgöras av själva gasen. Kragar- na hos varistorenheterna kommer att vara i intim kontakt med ga- sen för att ge kylning av kragen via gasen. Oberoende av kyl- ningen ger kragen en värmeavledande funktion för att uppta im- pulsenergi för att förhindra termisk rusning hos varistorerna.

Sålunda är termen isolationskåpa som den används här avsedd att innefatta en isolerande fluidomgivning i termisk kontakt med kra- garna hos varistorenheterna.

Kragen på varistorenheterna kan vara tillverkad av vilket som helst material som är elektriskt isolerande och tillräckligt termiskt ledande för att ge förbättrad värmeledning utöver den som normalt hänföres till strålning och ledning hos gasen inom ett överspänningsskydd. Dessa egenskaper enbart ger värmeavled- ning. Vidare har det företrädesvis viss fjädrande förmåga så att intim termisk kontakt kan åstadkommas med innerväggen hos porsli- net genom att ha materialet i en överensstämmande utformning med konturerna där, så att skillnaderna i termiska längdutvidgnings- koefficienter hos varistorn och kragen säkert absorberas genom elasticiteten hos materialet. Den fyllda RTV:n i de föredragna utföringsformerna är speciellt lämplig som kragmaterial. Dock skulle andra elastomerer kunna användas om de har ett tillräck- ligt högt elektriskt långtidshögspänningsmotstånd. Andra speciel- la fyllmedel kan även användas, sådana som silikon eller magne- siumoxider, etc men aluminiumoxid har de önskade elektriska och termiska egenskaperna och är lätt tillgänglig.

En enda varistorenhet kan ha ett antal varistorelement, beroende på förmånlighet vid tillverkning och hopsättning, och med hänsyn tagen till de önskade elektriska och termiska fakto- rer för den speciella tillämpningen.

Kragen hos en varistorenhet behöver icke utsträcka sig runt hela omkretsen av varistorn, men bör utsträcka sig runt det parti vilket är avsett att göra kontakt med porslinet eller kåpväggen för att dämpa mekaniska stötar och för att ge den termiska kontakten mot väggen genom att ansluta sig till kontu- rerna.

Det ventilerande partiet hos kragen kan vara av vilken som helst konfiguration vilken är ett tillräckligt avsteg från 7802922-0 12 tvärsnittsgeometrin hos det inre av kåpan för att medge en lätt passage av gasen longitudinellt i kåpan och för att ge ett båg- utrymme. Ventilationspartierna kan t ex helt enkelt vara hål som är stansade genom kragen på skilda ställen för att ge passager från en sida till den andra. Dock bör ventilationspartierna till- verkas så att de ligger i överensstämmelse med varandra när va- ristorenheterna staplas.

Under det att för överspänningsskydden enligt de föredrag- na utföringsformerna anordnades i mekaniska seriestaplar i vilka närliggande enheter även anslöts elektriskt i serie med varandra, så kan det elektriska kretsförhållandet hos enheterna i de meka- niska serierna varieras på ett flertal olika sätt genom att mel- lan närliggande varistorenheter insätta en isolationsdistans och åstadkomma ledande anslutningar mellan valda positioner av meka- niska parallellstaplar av enheter eller mellan positioner i sam- ma stapel för att åstadkomma ett flertal olika andra kretsanslut- ningar som önskas. Sålunda är föreliggande uppfinning ej begrän- sad genom någon speciell krets av interna komponenter hos över- spänningsskyddet, men hänför sig primärt till förhållandet mel- lan varistorn och kragen som ett värmeledande och avledande or- gan, till förhållandet varistorerna till kragen som en elektrisk isolator, och till förhållandet varistorerna till den stela kåpan hos ett överspänningsskydd för termisk kontakt och mekanisk sta- bilitet.

Medan kragarna som de här beskrivits primärt är konstrue- rade för varistorer inses att deras elektriska, termiska och mekaniska särdrag eventuellt också kan göra dem användbara för andra elektriska kretskomponenter vilka kunde innefattas i en överspänningsskyddskrets. Kragarna är även klart tillämpnings- bara på andra varistorer än de av zinkoxidblandning.

Claims (21)

7802922-0 13 PATENTKRAV

1. Elektriskt överspänningsskydd innefattande en ihålig iso- lerande kåpa (12) med elektriska anslutningar (14), åtminstone en varistorenhet (38) innefattande åtminstone en varistor (40), varvid nämnda enhet (38) är anordnad i kåpan (12) och elektriskt ansluten i serie med två av anslutningarna (14), k ä n n e t e c k n a t av en enskild krage (42) av fjädrande, elektriskt isolerande, termiskt ledande material runt åtminstone en del av nämnda enhets (38) omkrets, vilken krage (42) är i direkt termiskt ledande kontakt med varistorn (40) och med kåpans (12) innervägg, och vilken krage (42) innefattar ett ventilationsparti (49), vilket är åtskilt från nämnda vägg (12) för att ge en ventilationskanal mellan partier av det inre av kåpan (12) och ena sidan av nämnda enhet (38).

2. Överspänningsskydd enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att kragen (42) sträcker sig helt runt omkretsen av nämnda enhet (38).

3. Överspänningsskydd enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att ett parti av kragens (42) yttre omkrets har en uppbyggnad, vilken väsentligen svarar mot formen på nämnda vägg (12) för att ge en överensstämmande termisk kontaktyta för anliggning mot en motsvarande yta hos nämnda vägg (12).

4. Överspänningsskydd enligt krav 3, k ärln e t e c k n a t av att nämnda enhet (38) är belägen närmare den överensstäm- mande kontaktytan än andra partier av den yttre omkretsen.

5. Överspänningsskydd enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda enhet (38) har geometrin av ett huvudsegment av en rund skiva, varvid kragen (42) har en tjocklek som ej är större än tjockleken på varistorn (40).

6. Överspänningsskydd enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att tjockleken på kragen (42) är mindre än varistorns (40) 7802922-0 14 tjocklek för att medge termisk expansion av kragen (42) utan att kragen sträcker sig bortom varistorns (40) fria yta.

7. Överspänningsskydd enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att varistorn (40) är en cirkulär skiva med en omkrets och två motsatta ytor, varvid varistorn (40) är omgiven av kragen (42) med ytorna frilagda.

8. Överspänningsskydd enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda ytor är upphöjda ovanför kragen (42) för att medge termisk utvidgning av kragen (42). I

9. Överspänningsskydd enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att kragen (42) har den generalla formen av en skiva ur vilken ett innerparti svarande mot varistorns (40) omkretsform är ersatt av varistorn (40) och från vilken åtminstone en sidosektion (49) har borttagits för att ge nämnda ventila- tionsparti.

10. Överspänningsskydd enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att kragen (47) har ett omkretsparti med en krökning som i allt väsentligt svarar mot krökningen hos nämnda kåpvägg (12) när kragen (42) fjädrande pressas mot nämnda kåpvägg (12).

11. ll. Överspänningsskydd enligt krav lO, k ä n n e t e c k n at av att kragen (42) omfattar inbuktande partier på omkretsen (48) för att uppta termisk utvidgning.

12. Överspänningsskydd enligt krav ll, k ä n n e t e c k n at av att materialet i kragen (42) är rumstemperaturvulkanise- rande kiselgummi fyllt med ett kornigt, elektriskt isolerande, termiskt ledande fyllmaterial.

13. Överspänningsskydd enligt krav 12, k ä n n e t e c k n at av att fyllmaterialet omfattar både fina och grova partik- lar. 14A.

14. Överspänningsskydd enligt krav 13, k ä n n e t e c k n al: av att fyllmaterialet är en oxid av kisel eller aluminium.

15. Överspänningsskydd enligt krav 5, k ä' n n e t e c k n a t av att det öppna utrymme (25) som lämnas av kragen (42) om- fattar en kanal, som sträcker sig longitudinellt genom kragen (42) för att ge ett överslags- och gasventilerande utrymme inom kåpan (17) . 78Û2922~O 15

16. Överspänningsskydd enligt krav 15, k ä n n e t e c k n at av att kragen (42) är formad för att individuellt passa mot en undergrupp av en eller flera varistorer (40) mindre i antal än det totala antalet av nämnda mängd varistorer (40), samt att en omkretsyta hos kragen (42) är mekaniskt förspänd mot innerkåpväggen (12) för att ge en termiskt ledande kontakt mot denna.

17. Överspänningsskydd enligt krav 16, k ä n n e t e c k n at av att kragen (42) består av gummi fyllt med elektriskt iso- lerande, termiskt ledande korn.

18. Överspänningsskydd enligt krav 17, k ä n n e t e c k n at: av att nämnda korn är en oxid av kisel eller aluminium.

19. Överspänningsskydd enligt krav 18, k ä n n e t e c k n at av att nämnda korn är en blandning av grova och fina korn.

20. Överspänningsskydd enligt krav 19, k ä n n e t e c k n at av att nämnda gummi är silikongummi.

21. Överspänningsskydd enligt krav 20, k ä n n e t e c k n at av att kragen (42) innehåller nämnda korn i en omfattning av omkring tre gånger vikten av nämnda gummi.