Ограничитель перенапряжений низковольтный
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.
Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам зашиты электрических сетей и установок от перенапряжений.
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).
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.
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
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.
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.
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.
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
электроизоляционной оболочки с варистором и электродом дополнительно нанесен слой герметика.
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.
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.
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
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.
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.
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
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.
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
не менее 0,1 мм, электрическая прочность, которого в сухом состоянии не меньше электрической прочности материала, используемого для изготовления электроизоляционной оболочки.
Испытания предложенной конструкции ОПН с оксидно-циноквыми варисторами показали хорошую надежность в условиях эксплуатации УХЛ-1 по ГОСТ 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.
1. 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 электроизоляционной оболочки с варистором и электродом дополнительно нанесен слой герметика.
2. Ограничитель перенапряжений низковольтный по п.1, отличающийся тем, что размер посадочного места электроизоляционной оболочки меньше суммарного размера варистора и электрода не менее чем на 0,4 мм.
3. Ограничитель перенапряжений низковольтный по п.1, отличающийся тем, что слой герметика выполнен из низкомолекулярного силоксанового каучука с инертным наполнителем, а электроизоляционная оболочка выполнена из высокомолекулярного силоксанового каучука с инертным наполнителем.
4. Ограничитель перенапряжений низковольтный по п.1, отличающийся тем, что контактные выводы электродов выполнены в форме шпилек с резьбой.
