устройство для защиты от перенапряжений
Классы МПК: | H01C7/12 резисторы для защиты от перенапряжений; разрядники |
Автор(ы): | Алексеенко А.А., Алексеева Е.Н., Альтшуллер В.Н., Корень М.Г., Кренгауз Э.Б., Розет В.Е., Харин А.С. |
Патентообладатель(и): | Алексеенко Анатолий Андреевич, Алексеева Елена Николаевна, Альтшуллер Владимир Нисонович, Корень Михаил Гиршевич, Кренгауз Элла Борисовна, Розет Владимир Ефимович, Харин Анатолий Степанович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-05-10 публикация патента:
27.06.2003 |
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении устройств для защиты от перенапряжений с фарфоровыми покрышками. Техническим результатом является оптимизация конструктивных параметров покрышки за счет учета масштабного эффекта. Устройство для защиты от перенапряжений содержит цилиндрическую фарфоровую покрышку с фланцами на концах и размещенные внутри покрышки варисторы. Внутренний диаметр покрышки соответствует математическому выражению. 2 табл., 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
Устройство для защиты от перенапряжений, содержащее цилиндрическую фарфоровую покрышку с фланцами на концах и с размещенными внутри покрышки варисторами, отличающееся тем, что внутренний диаметр покрышки соответствует выражению
где D2 - наружный диаметр покрышки, м;
Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нагрузке, Н;
Н - плечо действия силы Р, м;
k1=69,7

k2=1,79

Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении устройств для защиты от перенапряжений с фарфоровыми покрышками. Известно устройство для защиты от перенапряжений, содержащее цилиндрическую фарфоровую покрышку в качестве корпуса с фланцами на концах и размещенные внутри нее варисторы [1]. Одной из характеристик устройства, влияющей на его эксплуатационную надежность, является механическая прочность конструкции. Эта характеристика имеет большое значение для устройств более высокого номинального напряжения, так как при его повышении увеличивается высота устройства, что приводит к увеличению механических нагрузок на устройство. Конструктивными параметрами являются наружный и внутренний диаметры фарфоровой покрышки, которая выполняет роль корпуса устройства. Недостатком устройства является то, что диаметры фарфоровой покрышки определяются по известной формуле без учета масштабного эффекта прочности и поэтому значения диаметров не являются оптимальными. Известно устройство для зашиты от перенапряжений, содержащее цилиндрическую фарфоровую покрышку с ребрами, внутри которой размещены варисторы, на концах установлены фланцы [2], принятое за прототип. Конструктивными параметрами корпуса, роль которого выполняет фарфоровая покрышка, являются его наружный и внутренний диаметры, призванные выдерживать заданную нагрузку, которая возникает благодаря воздействию ветра и тяжения провода и которая вызывает деформацию изгиба. При механическом расчете цилиндрической фарфоровой покрышки, определение ее конструктивных параметров (внутреннего и наружного диаметров) производится по известной формуле:
которая также представима и используется в эквивалентных формах:
(D42-D41)/D2 = 32PH/




где Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нормированной нагрузке, Н;
Н - плечо действия силы Р, м;
[


где D2 - наружный диаметр покрышки, м;
Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нагрузке, Н;
H - плечо действия силы Р, м;
k1=69,7

k2=1,79



[

где коэффициенты k1 и k2 получены при помощи метода наименьших квадратов. Значения коэффициентов k1 и k2 для применяемого электротехнического фарфора в зависимости от технологического ограничения на минимальную толщину стенки фарфоровой покрышки s приведены в табл.1
При проведении математической обработки были рассмотрены несколько вариантов формул зависимости предела прочности от диаметров. Расчеты показали, что использование формулы (4) в качестве аппроксимации наилучшим образом объясняет экспериментальные данные, поскольку дает наиболее высокое значение коэффициента детерминации (R2). Подставляя выражение (4) в формулу (1) и произведя некоторые преобразования, получаем окончательное выражение для определения D1 фарфоровой покрышки с учетом масштабного эффекта:

На фиг.1 изображен общий вид устройства для защиты от перенапряжений. На фиг.2 изображена зависимость прочности на изгиб от наружного диаметра фарфоровой покрышки. Устройство для защиты от перенапряжений содержит цилиндрическую фарфоровую покрышку 1 с ребрами, внутри которой размещена колонка варистров 2. На концах покрышки 1 закреплены металлические фланцы 3. Внутренний диаметр покрышки 1 соответствует выражению:

где D2 - наружный диаметр покрышки, м;
Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нагрузке, Н;
Н - плечо действия силы Р, м;
k1=69,7

k2=1,79



где принято D1=D2-2h, h=const - минимально допустимая толщина покрышки, определяемая технологией изготовления. Пересечение этой кривой с аппроксимирующей кривой для предела прочности, построенной по формуле (4), позволяет найти требуемое значение наружного диаметра покрышки D2, выбираемого для опасного сечения. Это значение на фиг. 2 обозначено D2* и получено с учетом масштабного эффекта. В исходном варианте расчета (существующем прототипе) диаметр D2 покрышки выбирается без учета масштабного эффекта в предположении, что [






1. Адоньев Н. М. и др. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения. - Л.: Энергоатомиздат, 1987, с. 199. 2. SU a.c. 947917, Н 01 C 1/028, 25.01.78 (прототип).
Класс H01C7/12 резисторы для защиты от перенапряжений; разрядники