SE464602B - Elektriskt aggregat - Google Patents

Description

464 602 2 innebär att en axiell belastning måste verka på blocken inuti huset. Tidigare kända överströmsskydd använder skrymmande kontaktfjädrar inuti huset för att åstadkomma denna axiella belastning. Vanligen kan dessa fjädrar tillhandahålla endast en relativt liten belastning, exempelvis ca. 30 kg. Detta innebär i sin tur att de kända överströmsskydden är behäftade med brister såsom t.ex. dålig värmeöverföring mellan MOV- eller SIC-blocken och överströmsskyddets kontaktstycken. Andra brister är ej likformig strömfördelning och höga kontakt- resistanser vid fogarna. Enheter som har lågt kontakttryck ger förstoftning och den därvid bildade joniserade metallen kan åstadkomma axiellt överslag vid höga strömmar.

Ett annat problem med överströmsskydd av konventionell typ är att de i vissa sällsynta fall går sönder på ett farligt sätt.

När detta inträffar och skyddet utsätts för höga felströmmar exploderar enheten och slungar omkring delar, vilka kan orsaka egendomsskador.

Exempel på överströmsskydd av känd typ beskrivs i följande amerikanska patent: 2.587.587 i namnet Bellezza et al, 3.412.273 i namnet Kennot et al, 3.524.107 i namnet Reitz, 3.566.183 i namnet Olsen, 3.706.009 i namnet Reitz, 3.973.172 i namnet Yost, 3.987.343 i namnet Cunningham et al, 4.092.694 i namnet Stetson, 4.100.588 i namnet Kresge, 4.218.721 i namnet Stetson, 4.404.617 i namnet Koch et al, 4.467.387 i namnet Bergh et al och amerikanska Defensive Publicationen T102.103 samt i det brittiska patentet 730.710.

Föreliggande uppfinning avser ett elektriskt aggregat, t.ex. ett överströmsskydd, vilket uppvisar hög axiell belastning och därigenom likformig strömfördelning, lågt kontaktmotstånd vid fogarna och utmärkt värmeöverföring vid skyddets kontakt- stycken.

Ett annat föremål för denna uppfinning är att tillhandahålla ett elektriskt aggregat, t.ex. ett överstömsskydd, som har ett splittersäkert hus med hög slaghållfasthet och som inte går 464 602 sönder på farligt sätt.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla ett MOV-blockaggregat med avsevärt förbättrad draghållfasthet och avsevärt förbättrade fribärande egenskaper.

Uppfinningen syftar även till att tillhandahålla ett över- spänningsskydd i vilket dimensionerna av de enskilda delarna kan variera vilket innebär att de med snäva toleranser för- knippade dyrbara komponenterna kan undvaras.

Ovanstående syftemål ernås med ett elektriskt aggregat av det slag som anges i patentkravet 1. De filamentlindade delarna kan vara åtminstone partiellt inneslutna i ett väderbeständigt hus.

Olika utföringsformer av uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan i anslutning till den bifogade ritningen, i vilka fig. 1 i sidovy, partiellt i sektion, visar ett överspännings- skydd som konstruerats i enlighet med principerna enligt föreliggande-uppfinning, fig. 2 är en sidovy, partiellt i sektion, av ett modifierat filamentlindat aggregat innehållande ett flertal MOV-block, fjäderbrickor och distanselement som filamentomlindats i flera lager i enlighet med principerna enligt föreliggande uppfin- ning, fig. 3 är en sidovy av ett förhärdat väderbeständigt hus av polymermaterial avsett att rymma de filamentomlindade MOV- blocken, och fig. 4 är en förstorad tvärsektionsvy av en filamentlindning som kan användas i enlighet med föreliggande uppfinning och som består av ett flertal trådar. 464 602 4 Som framgår ur fig.l, 2 och 3 kan uppfinningen ha formen av ett överspänningsskydd 10 som innefattar en filamentlindad kärna av MOV-block 11, 12, första och andra kontaktstycken 16, 18, filamentlindningar 14 och ett hus 20 som tål väder och vind och som är framställt av polymermaterial. MOV-blocken 11, 12 är åtskilda med en fjäderbricka 13 och belastnings- samt strömfördelningsbrickor 5, 6.

Som framgår ur fig. 2 kan ett modiferat filamentlindat aggrgat 15 består av MOV-block 22, 24, 26, elektriskt ledande brickor 28, 30, 32, 34, fjäderbrickor 36, 38, filamentlindningar 14 samt första och andra kontaktstycken 16, 18 med första resp. andra periferiella spår 17 resp. 19. Lindningarna 14 bildar ett flertal skikt över MOV-blocken.

Fig. 3 visar det för-härdade värderbeständiga huset av polymermaterial vilket är avsett att rymma det filamentomlin- dade aggregatet 15 i fig. 2 samt även det i fig. 1.

På välkänt sätt tillhandahåller MOV-blocken en förutbestämt icke-linjär elektrisk egenskap mellan sina ändar. Själva blocken är vanligen i form av relativt korta cylindrar vilka kan vara placerade över varandra inuti huset i en rad antingen i intim kontakt med varandra eller åtskilda medelst en eller flera fjäderbrickor 36, 38 och/eller distansbrickor 28, 30 och 32 såsom visas i fig. 2. Den föredragna konstruktionen, vilken är den i fig. 1 visade, innehåller en fjäderbricka 13 och belastnings- och strömfördelningsbrickor 5, 6 mellan de två MOV-blocken 11, 12 vilka ansluter till och ligger i intim kontakt med kontaktstyckena 16 och 18. Därigenom erhålls en utomordentligt god värmeöverföringsbana till omgivningen samt förbättras driftsegenskaperna i det fall värmestabilitet är en faktor av betydelse.

Filamentlindningarna 14 kan bestå av vilken lämplig kontinuerlig fiber som helst av t.ex.ny1on, rayon, glas och polyeten. Andra fibrer, t.ex. keramiska fibrer, kan även användas. En glasfilamentlindning föredrag. fl ' 464 602.

Filamentlindningarna 14 kan vara i form av en enda fiber eller också kan varje lindning bestå av många små trådar 15 såsom visas i fig. 4.

Filamentlindningarna kan valfritt ha ett plastmateriaL Plasten kan antingen vara ett naturligt hartsmaterial eller en syntetplast och det kan vara i ett partiellt härdat eller ej härdat tillstånd. Epoxiplaster föredras men vilket annat lämpligt plastmaterial som helst kan användas.

Det av polymermaterial framställda, väderbeständiga huset 20 kan vara av vilken form och storlek som helst som medger de önskade effekterna med ett splittersäkert hus och som har hög slaghållfasthet, och god förmåga att motstå väder och vind.

Det väderbeständiga huset kan bestå av en styv eller elastomerpolymer och kan bestå av antingen en syntetisk, naturlig eller en kombination av syntetiska och naturliga polymerer. Exempel på sådana polymerer är naturliga och syntetiska gummin, syntetiska termoplastelastomerer såsom nylon, polyvinylklorid och (linjär) polyeten samt värme- hädrande elastomerer såsom (tvärbunden) polyeten och polyestrar. Såsom föredragen värderbeständig elastomer används etylenpropylengummi (EPM).

Kontaktstyckena 16, 18 kan bestå av vilket elektriskt ledande material som helst helst, företrädesvis ett mycket väl elektriskt ledande material och kontaktstyckena bör före- trädesvis ha periferiella ringformade spår som underlättar filamentlindningsprocessen.

I fig. 1 och 2 visas de perfieriella spåren 17, 19 ha vertikala sidoväggar 21, 23, 25, 27, dvs. sidoväggar vilkas ytor står vinkelrätt mot längdsymmetriaxeln för de i linje med varandra liggande komponenterna och vilka bildar skuldror med radiell utsträckning. Dessa sidoväggar är förenade med varandra medelst ringformade, svängda bottenväggar 29, 31. I praktiken kan dessa spår ha vilken form som helst som ' 464 602 6 uppfyller det ändamålet att hålla kvar lindningarna eller också kan spåren vara enbart i huvudsak radiellt stående skuldror.

Fjäderbrickorna och distansbrickorna är konventionella och behöver inte beskrivas i detalj.

Ehuru ovanstående beskrivning koncentrerat sig på användning av MOV-block inses att uppfinningen och även fig.]q 2 avses innefatta användning av andra elektriska komponenter såsom t.ex. motstånd kondensatorer och isolatorer i stället för eller såsom komplement till MOV-blocken. Sådana arrangemang lämpar sig för andra typer av elektriska aggregat.

Ehuru ritningarna visar komponenter med rak cylindrisk form avses enligt föreliggande uppfinning med “cylindrisk" allmänt en yta som kan genereras med en rak linje som rör sig parallellt med en fast rak linje och som skär en fast kurva.

En kurva är en skärning mellan två geometriska ytor. Enligt föreliggande uppfinning avses med "axiell" den längsgående centrala axeln för konstruktionen. Trots att cylindriska block föredras kan block med polygonal tvärsektion användas.

Sättet att tillverka överströmsskyddet innefattar ett första steg innebärande att ett flertal MOV-block ordnas i linje med varandra med eller utan inplacerade brickor och/eller fjäderbrickor, under en axiell belastning. Vilken axiell belastning som helst från 140 kPa av blockets tvärsektion upp till strax under krosshållfastheten för blocken kan användas.

Det föredragna området är från ca. 350 kPa till ca. 3500 kPa per cmz blocktvärsektionsyta.

Vilket i sig känt sätt som helst medelst vilket de i linje liggande MOV-blocken sätts under axiell belastning kan användas förutsatt att sättet underlättar själva omlíndnings- processen. Ett acceptabelt sätt är att placera blocken i linje i en apparat försedd med släde i vilken en axiell belasstning kan tillhandahållas. ' 464 602 När MOV-blocken, med eller utan distansbrickor och fjäderbrickor, placerats i linje och försatts under en axiell belastning är strukturen redo att omlindas med filament.

Vilken lämplig metod som helst för filamentomlindning av de i linje med varandra liggande komponenterna är acceptabel förutsatt att metoden håller de i linje med varandra liggande komponenterna under den specificerade axiella belastningen.

Den fördragna metoden att omlinda de i linje liggande komponenterna innefattar spiral- och överlappande lindning med tämligen liten stigningsvinkel på det nedanstående beskrivna sättet. Först sätts filamentlindningen fast över skuldran på det ena kontaktstycket. Därefter roteras komponenterna ca. 1800 medan filamentet dras axiellt utmed ytan av de hopförda komponenterna. När motstående kontaktstycke påträffas lindas filamentet över den andra skuldran med.ytterligare ca.l80°.

Lindningsmaskinen sänder därefter filamenter tillbaka till det första kontaktstycket medan komponenterna ånyo roteras l80°.

Filamenter går ånyo ett halvt varv i kontaktstyckets spår och hela förloppet upprepas önskat antal gånger. Rotationen och den axiella läggningen är ej fullständigt synkroniserade med varandra så att på så sätt under efterföljande cykler lindningarna runt ytan på komponenterna kommer att framflyttas. Efter åtskilliga cykler kommer till slut hela ytan att vara täckt med filamentet. Ett partiellt täckt aggregat i vilket detta lindningsmönster användas i fig. 1.

Tillkommande lindningsskikt kan framställas för att ytterli- gare förbättra hållfastheten såsom visas i fig. 2.

I praktiken är graden av rotation och axiell läggning ca. 7° ur fas med varandra, 25 cykler kommer att täcka ungefär hela ytan och 100 cykler kommer att ge fyra lindningslager som förbättrar hållfastheten.

Det inses att denna process inte kräver axiella rotationer på 1800. Tvärtom kan vilken axiell rotation som helst accepteras förutsatt att en läggning erhålls, vilken håller komponenterna under en axiell belastning. Med andra ord kan filamentet, när 464 602 8 det påträffar kontaktstycket, lindas runt skuldran både mer eller mindre än 1800. Filamentet kan även dras axiellt utmed de i linje liggande komponenterna med både mindre eller större rotationsrörelse mellan komponenterna och filamentet.

Om en med hack försedd skuldra används behöver ingen relativ rotation användas vilket medger en rent axiell läggning av filamentet utan glidning på skuldran.

Såsom omnämnts ovan kan filamentlindningen har en harts- förening. Hartsföreningen kan anbringas på filamentlindningen på vilket lämpligt sätt och med vilket lämpligt organ som helst, t.ex. genom förvätning av filamentet i ett hartsbad eller genom påföring av hartföreningen på filamenten efter komponenternas omlindning. Hartsföreningen kan dessutom vara antingen i halvhärdat eller ohärdat tillstånd. Om hartsföreningen är i det ohärdade, dvs. det ej härdade tillståndet sker härdning vid ett senare tillfälle, företrädesvis i samband med påföringen av det väderbeständiga huset av polymermaterial.

När komponenterna väl har omlindats påförs det väderbeständiga huset. Såsom omnämnts ovan består huset företrädesvis av en polymerförening. Denna påföring kan ske på ett flertal olika sätt, t.ex. genom instickning av det filamentomlindade aggregatet i ett förhärdat väderbeständigt hus av en elastomer polymer. Om filamentlindningen har en ohärdad harts förening kan lindningarna vidhäftas vid det förhärdade väderbeständiga huset i en ugn för erhållas av det färdiga överspänningsskyd- det.Andra metoder,tnex.gjutning, sprutning eller doppning kan användas för att anbringa ett väderbeständigt hus av polymer på de filamentlindade komponenterna. Praktiskt taget vilken metod som helst som ger det önskade resultatet kan accepteras.

Om man använder ett väderbeständigt hus av förhärdad elastomer polymer har huset raka invändiga väggar såsom visas i fig. 3.

Detta underlättar monteringen. I praktiken är den utvändiga 464 60,2 9 ' diametern av kontaktstyckena lika stor som diametern av det lindade aggregatet. Diametern av skuldran är ndndre än tjockleken av glaset över skuldran. Sedan underaggregatets stomme lindats fylls varje återstående spår med med plast vätt glas som lindas periferiellt runt båda ändarna. Det färdiga aggregatet bör i största möjliga mån vara en jämn cylinder 0 o I n sasom visas 1 fig. 2.

Ehuru uppfinningen beskrivits i samband med ett överspännings- skydd kan sättet att anbringa filamentlindningarna användas vid alla andra lämpliga elektriska aggregat som innehåller komponenter såsom t.ex. motstånd, kondensatorer och isolatorer i stället för eller såsom komplement till MOV-delar.

Om andra komponenter tilläggs eller byts ut i aggregatet skall ett elektriskt aggregat av likartad form erhållas. Förhållan- det mellan aggregatets längd och radie kan vara annorlunda än det som normalt är förknippat med överspänningsskydd men idëi att tillhandahålla ett filamentlindat elektriskt aggregat kvarstår.

De ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen kan på många olika sätt modifieras och varieras inom ramen för uppfinningens grundtanke.

Claims (10)

' 4611 602 ' m PATENTKRAV

1. Elektriskt aggregat k ä n n e t e c k n a t av kom- binationen av ett flertal elektriskt ledande komponenter (11- l3; 22-38) som är anordnade i en rad som har axiellt riktade ändar och som är i elektrisk förbindelse med varandra via de axiellt riktade ändarna samt runt komponenterna omslagna organ (14) för anbringande av en axiellt riktad hoptryckande kraft på blocken så att den elektriska förbindelsen mellan dessa bibehålls, varvid nämnda organ innefattar en elektriskt icke ledande filamentlindning.

2. Elektriskt aggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k- n a t av att de elektriska komponenterna innefattar MOV- block (11, 12, 22, 24, 26).

3. Elektriskt aggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k- n a t av att det vidare innefattar ett väderbeständigt hus (20) som åtminstone partiellt innesluter de filamentomlindade komponenterna.

4. Elektriskt aggregat enligt krav 3, k ä n n e t e c k- n a t av att det väderbeständiga huset är framställt av polymermaterial.

5. Elektriskt aggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k- n a t av att filamentlindningen (14) har en hartsförening.

6. Elektriskt aggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k- n a t av att de elektriska komponenterna innefattar åt- minstone ett motstånd.

7. Elektriskt aggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k- n a t av' att de elektriska komponenterna innefattar åt- minstone en kondensator.

8. Elektriskt aggregat enligt krav l, k ä n n e t e c k- /I n a t av att de elektriska komponenterna innefattar åt- minstone en isolator.

9. Elektriskt aggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k- n a t av att de elektriska komponenterna bildar ett par på avstånd från varandra anordnade skuldror (23, 27) vid motsatta ändar av den därvid bildade raden, på vilka skuldror delar av filamentlindningen vilar.

10. Elektriskt aggregat enligt krav 9, k ä n n e t e c k- n a t av att nämnda organ (14) för hård hopkoppling in- nehåller organ för försättning av komponenterna under en axiell belastning. 464 602.