Разрядник для защиты от перенапряжений

Гвщдврвтеенный номнтет Ооввтв Мннеотров ИО оо делам нзооротеннй н отнрытнй(43) Опубликовано 05,1.78.ьюллетень Ме 41 (45) Дата опубликования описания 15.09.78(72) Автор изобретения Иностранная Ширмаерал Злектзик 1(омп; ни (США) 71) Заявитель( 54 РАЗ;:.-,ДЦЦ Д ; ст,;Цъг 1 О П-=НДП 1-Я)КЕНИЯИзобретение относигся и електротех: нике, а именно к разрядникам для зашиты от перенапряжений.Известен разрядник для зашиты о" пе.- ренапряжений, содержащий изоляционный корпус с токопроводяшими вь:водами, к которым подключены установленнь,й в указанном корпусе параллельно соединенные нелинейный калибровочный резистори, по крайней мере, один разрядный блок,выполненный в аиде, по крайней мере, ,одного искрового промежутка 1Однако этот разрядник имеет недостаточно высокую надежность работы в условиях загрязнения н увлажнения наружной поверхности изоляционного корпуса. Зто вызвано тем, что в условиях загряз= нения н увлажнения загоязняюшее вешест во становится проводяшим, причем вследствие неравномерности смачивания и час,тичных разрядов распределение напряжения по поверхности коопуса становится резко неравномерным из за быстро изменяющейся поверхностной проводимости, Зто приводит также к увеличению протека;оших через калибровочные резисторы емксстных токов утечки и повышению; на ннх перенапряжения, способного вызвать пробой искровых промежутков разрядных блоков при нормапьном режиме рабсть. зашишаемого оборудования. Выполн:.нн калибровочных резисторов нелинейными с коэффициентом нелинейности порядка 4, 5 уменьшает действие загрязнения корпуса, но не исключает возможность перекрытия искровых промежутков в тех случаях, когда емкостные токи утечки сильно увеличиваются.Простое уменьшение сопротивления калибровочных резисторов позволяет добиться протекания тока через них большего по сравнению с емкостными токами утечки, Однако это будет приводить к юбыточному омнческому нагреву разрядника. Перегрева можно избежать используя для калибровочных резисторов материал с более высоким показателем налинейности, например порядка 45, а именно материал на основе окиси спинка, но такие материалы неустойчивы при длительном воздейст.вии переменных токов, а также постоян:ных токов, приводящих к разрушенРПО резисторов,цель изобретеР 1 РРл - повышение надезе=ностиЗто достигается тем, что предлагаемый разрядник для защиты от персцапря"жений, содержащий изоляционный корпус стокопроводящими выводами, к которымподкл 1 очены установленные В указанномкорпусе параллельно соединенные нелиней=.ный калибровочный резистор и, по крайней мере, один разрядный блок, Выполненный в виде, по крайней мере, одногоискрового промежутка, снабжен дополни 1 тельным нелинейным калибровочным резистором, подключечным параллельно уев.=заннОм 7 неп 11 пей 11011, еалпбро ъ 1 црм(резистору причем козфЬнп 181 Р 1 Ь 1 целцней 1 - ,.сти п 1 и И калибрОВОчнОГО и дйполци)аны 1 з ссотщттоц.Ч 11,;1, - , фрПредусматриваются, Вврнанты. Когп адополнителькый Р 181111(ей(ны 11 е "., Ибро:О"1=:1 йрЕЗИСтор ВЫПОЧцзк цз 01(цсц Ме 10;ц,а. ВЧВСТНОСТН ИЗ ОЕИСЦ ЦННЕВ. ПЗР 1:.тОМ 11 ОЛ 15 -нейный еалиброво;ць 111 рез 11010 р поеД 11 а=- гаетсл В 1 чо-нит и ка;бццв Р" ра(н 151Кроме того, разрядны(й блок мо;кет быть. снабжен по крайней мере, одним токоогра. -ничивающим нелинеР 1 НЫ 1,1 резистором .ел(0-ченным последовате 111 но с у 1(аз".,11 п 111 цс-КРОВЫМ ПРОМ 8 КУТЕОМТаким ОбразОМ В НОВОМ разрлдн 11 К 8 параллельноо разрядном" блоку под 1(П 10 чець 135как калибровочный резистор с отнрсител.;КО низким коэффиРиентом К 811 ПР 1 ей 1 ност 11,так и кал 1(бровоч 11 ь и р 8 зистор с ОтнО" ительно высоким коэффициентом нелРИей,10Р 10 СТИ ЧТО ЛИКВГг 11 руе НГ 01;, З-.-"- териала высоколинейных резисторов.На фиг, 1 представлен фроцтвльплйра-.рез части предлагаемого разрядника;на фиг. 2 - вид сбоку ца В 11 утренц 118:асти разрядника, представленного ца фиг, 1, "на фиГ, 3 - принципиальная схема разрядника; на фиг, 4 - вольт-амперцая харветеристика разрядника, цредста 1 згецного цафиГ. 1-3, На фРРГ. З - Второя В",01;а г Ов,.50рядника, согласно которому последомтблькО калибр ОВОч ному р 8 з 11 сто ру с О, ц 0 сительно высоким показателем целицейцости включен линейный резистор; ца фи 1. 6- вольт-амперцал хвраетеристиеа Варца.1 таразрядника, предстввлеццого на фиг. 5,Первый вариант разрлдцРП(а фиг, 1-3)содержит изоляционный корпус 1 с тсес-;проводящими выводами " (ф 11 г 3,. к ео; -тор:.1 м подключены собранные в колонны разрядные блоки., состоящие из последо- Вд 81 ПдНО СОЕД Яе"5" угруров С КОВ 3 и т 01(оогрВК .Ч 11 ва 1 ОЩР 1 х оазис оров 4. Параллельно втнм. разрядным блока ПСД 1 ЦОЧ 81 1 1 Л."г ИоНЫЙ Р 831.СТО,"., з С ОТР 1 ССИТВЛЬ".,0 В.показа 181181 нел 1(ценно(1 н и 1(ал 11 ро-.оч нь 1 Й резистор б. 1 азрЯДный блре с квлРбровочными резисторами образуют модуль. Парь 1 1(о длей у(таР 10 влеР 1, 1 на В золян ион 11 х прокладках 7, зажаты между ме(аллеческим 11 пластинами 8 и соединены последоватольно с помощью диагональной металл,гческой ленгы 8 проходящей (междудвумя тонкими металлическими контактР 1 ымн пластинам 10 каждая из еоторь"храз:181 81 а ме:ец прокладкой 7 и нелинейным тбеоограцичивающим резистором4. Злектооды искровых промежутков 3распо 10" ень 1 Внутри керамических опорць 1 х дисков (ке показаны). КалибрОВОчцый резистор 6 представляет собой еругПРРй 180 гъР, В 1 1 ОЛО,П 1 1 й ИЗ 1 а 8 УР 1 апа Основе карбида еремн 1 л,и С 1.абженныйметалличесеиь 111 концевыми колпачкамидля 008 спечсР 1 ня вйектр 1(ческОГО контахгщтя 1 Ъ. п 1 а егоОКОЛО З СМ. ПКЭМЕРРпорлдеа 1 см а ксе 115 ф 1 щиент нелРшейностиоколо 4,5,КвчибррвочнРй резистор 5 представллет собой круглый стержень, выполнен=.цый из материала на основе окиси щшка,сц "б;еенный серебряным покрытием нае 011 цах длл обсспеченцл электрического(оцтаета с звх(ямами 11, которые сионтцровацы ца пласт 1 п 18 8 крепления и контв.(тцой пластине 10 соответственно,1 лица его - около 10 см, диаметр - по.16 см, еозффРПРиент нелинейностиОКОЛО 45.На фнГ. э пунетиром показаны составлцош 518 емкостцой связи утечки переменцогр тока, салзаннь 1 е с загрязнением корпуса. 1 разрядника, а именно геометричес.Ие емкости 12. 13 и 14 Модулей, которые ВКП 10 чают, в частности, емкостиискровых промежутков 3; емкости 15,16 и 17 связи каждого модуля с. корпусом 1; емкости 18 19 и 20 самогокорпуса 1; емкости 21, 22 и 23 корпуса 1 на землю. Модули разрядника очерчены пунктирным прямоугольником 24.Когда разрядник работает в стациоцврцом режиме на рааочем напряжении ка-.либровочный резистор 6 с низким коэффициентом нелинейности пропускает черезсебя ток порядкаМЛА, так что Влия 6 З 2 З 16ние загрязненной покрьппки не значитедьно сказывается нв распределение напри.:.;ения.,Через калибровочный резистор 5С,эъ:ОКНМ КОЭффпцИЕНТОМ НЕЛИНЕйНОСтн иэ.-ом случае проходит очень маленькийток порядка нескольких микроампео недостаточный ддя разрушения этого резистора 5. Когда загрязнение корпуса э. Овзрядниеа приводит к значитедьномч увеличению фмеостного тока утечки, почтивесь этот тое протекает через реаистоо5, а остальная часть лжа - через резистор 6, Тае кве коэффициент нелинейностирезистор а 5 ведие напряжение ичскровых промеэеутквх 3 остается ниже пробивного и Они не пробиввеэтея.Нв фиг. 4 представлены вольт-вмпериые характеристики 25 и 26 соответственна реаисторов 6 и 5, По оси абсциссО РЛОЖЕНЫ ДОГаРИфМЫ ТОка В а/аПЕРЙХЯ), проходяшего через реаисторы, апо оси ординат - номинальные значениянапряжений 1 б ном мод) на модуле 24разрядника. Иа двух кривых 25 и 26моэию видеть, что при параллельном сое 25дннении резисторов 5 и 6, когда напряжанни на них ра нъ 5рабочем нчряжении соответс гвуюшем80% номинального аначения, проходит порезистору 6 с низким коэфипиентом нелинейности. Когда тое увеличивается настолько что напряжение возрв тает дО100%, Он делится поровну между резисторами 5 и 6. При напряжениях, превы 75100 с% Лния, основная часть тока проходит черезрезистор 5. Б практических целях можнорасс матрыВВть Реаудьтируюшую кривуюддя параллельного соединения резисторов,ЯВДЯЮЕТУЮСЯ СОЧЕТаНИЕМ таСТЕй КРИВЫХ4025 и 26 и отмеченную на фиг, 4 штрихпунетиро м,Таким образом резистор 5 с высокимкоэффициентом нелинейности гропускает45значительную часть тока только на номинальном напряжении или около него.Поскольку разрядное напряжение искрового промежутка 3 обычно составляетпо меньшей мере, 125% от номинальногонапряжения, то его пробоя не происходит.50При напряжениях, аначитедьно превышаюших номинальное напряжение разрядника, т,е, когда пробивное напряжениеразрядника превышает номинальное, например в 1,. 35 раав, предраарядный ток,55проходящий через калибровочные резисторы 5 с высоким коэффициентом нелинейности, может стать нежелательно высоким и привести к их чрезмерному перегреву. Ддя избежания этого предусмотрен вариант разрядника, согласно которому последовательно с калибровочным резистором 5 включен линейный резистор., Величина сопротивления последнего выбрана из условия прохождения через него и резистор 5 предрвзрядного тока, не превышаюшего максимальное значение аредельно. допустимого тока через резистор 5, и составляет величину порядка1 тыслм, при этом номинальная мошность резистора составляет около 2 Вт.На фчг, 5 показана часть модуля разрядника, в котором зажим 11, предназначенный ддя закрепления резистора 5, прйерепляется к удлиненному изоляционномуэлементу 27, крепящемуся к контактнойпластине 1 О. Параллельно изоляционномуэлементу 27 при обеспечении электрического контакта с зажимом 11 и контактной пластиной 10 подсоединен линейный резистор 28.Влияние линейного реаистора 28 на вольт-амперные характеристики соответствующих калибровочных резисторов иллюстрируется фиг. 6, которая подобнафиг. 4, ав исключением пунктирной кривой 29, ссотвегствуюшей вольт-вмпернойхарактеристике линейного резистора 28.Здесь можно видеть что непосредственноперед разрядным напряжением, котороев этом примере выбрано равным примерно135% от номинального напряжении, на-пряжение на линейном резисторе быстростановится значительным, способным ограничить ток, проходящий по:последова-, тельно соединенному с ним -калибровочному резистору 5.Предлагаемый может быть выполненс любым числом зазоров и пригоден дляприменения беа токоограничиваюши: не линейных резисторов в разрядных блоках.При использовании изобретения снижается стоимость изоляционного корпуса, тве как его можно делать меньшего диаметра и с менее развитой наружной поверхностью.В качестве материала калибровочного резистора 6 может применяться не только каобид кремния, но н любой другой материал с коэффициентом нелинейности такого же порядка и даже с коэффициентом нелинейности, равным 1, т.е. резистор 6 может быть и линейным.Параллельное подключение резисторов 5 и 6 согласно данному изобретению повышает устойчивость высоконелинейных832316 Ю 4 7резисторов 5, так как прирабочем на.пряжении ток через них составпя,и всеголишь порядка десятков микроампер,5формула изобретения 1. Разрядни дпя зонты От пеоенапряжений, содержащий изоляционный корпус с токопроводящими выводами, к ко=О торым подключены установиенные в указанном корпусе параллельно соединенные нелинейный калибровочный резистор и, по крайней мере, один разрядный блок, выполненный в вице, по крайней мере, од ного искрового промежутка, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности он снабжен допопнитель) ., 1И),;Д)ДОИ) )1 И)Г)-ЛСИЬЦО К)зпф" ному нелинейному капиоровочному резистору. ис) к)эф)ицисиь) вепшеп)ости Ли 1,. ОООтВОс"некио ейибровочОГО и гОИО)китс),ого калибровочного Оез)с,Горов )5)а)ы в сООт)О)еии Г ) (и:.:"-2. 2 Разрядник ЙО и 1 9 Ол и ч Й ю ш и й с ч тем, что дополнитепьный непинейный капибровочный резчстор выпопнен из окиси металла,3, Раряднрр; ИО ип. 1 к 2, О т,ч ич а ю ш и й с я тем что допсинитепьный нелинейный калибровочный резистоо выпопнен из окиси цинка.4. Разрядник попп.2 и 3, о т л и ч аю и и й с я тем, что нелинейный ка:- пибровочный резистор выполнен из кар-бида кремния. 5, Разрядник по пп, 1-4 о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что разрядный блок снабжен, по крайней мере, одним токоограннчивкошим нелинейным резистором, в:.ик)ченпым иоспедовательно с указанным исеООВым промежутком,)сточники инфоомации, принятые во внимание при экспертизе;1. Шишман Д. В, и др. Вентильные разрядники высокого иепря)кения, М. "Знергия, 1971, с. 171, рис. 4-19, 632316622 4/2 БНИИПИ Государс Тираж 818 Подписноетвенного коиитета Совета Миепамизобретений и открытийква, Ж, Раушская наб д,1 1 303 6, .1 о иал ПЛЛ втснт" г. Ужгород, ул, Проектная Составитель Е. БочковаРедактор И. Гохфельд Техред д, .с 1 лферова Корректор