Устройство для защиты от перенапряжений Советский патент 1992 года по МПК H01T4/12 

На фиг.1 изображена конструкция устройства в статике в аксонометрической проекции; на фиг.2 - структурная схема устройства управления; на фиг.З - продольный разрез устройства с условным изображением контурными линиями в динамике.

Устройство (фиг.1) содержит разделенные искровым промежутком два противостоящих электрода - 1.2 выполненных из плоских титановых резонаторов механических колебаний ампульнбй формы.

Указанный резона тор ы имеют полуволновую длину, герм етично насажены на изоляционном держателе 3 К. К свободным концам резонаторов, расположенных внутри баллона - 4 противоположно друг к другу жестко закреплены дискообразные диэлектрические накладки 5,6 образующие искровой промежуток.

На свободных концах 7,8 резонаторов расположенных с внешней стороны указанного баллона, жестко закреплены дополнительно введенные пьезоэлектрические элементьГЭ.Ю продольных волн и электрические контактные выводы 11 один из которых подключен к защищаемому проводу через дополнительно введенный элемент задержки 12, а другой заземлен, защищаемый провод подключен ко входу дополнительно введенного блока понижения напряжения 13, выход которого подключен ко входу дополнительно введенного блока 14. преобразования напряжения в частоту, выход которого подключен к одним из электродов 15,16. Каждого из указанных пьезоэлектрических элементов, другие электроды которого заземлены. Баллон разрядника установлен на основании 17 и заполнен инертным газом 18.

Волновой пьезоэлектрический разрядник работает следующим образом.

До возникновения изменяющегося в цепи между проводом и землей Unep. (фиг.2) перенапряжения, напряжение резонансной частоты(механического резонанса) поступает на электроды - 15,16 фиг.1,2 пьезоэлектрических элементов 9,10 плоских полуволновых титановых разонаторов - 1,2 импульсной формы, ,В результате установления стоячих волн в последних возбуждаются изгибные механические колебания свободных концов с дискообразными диэлектрическими накладками 5,6 относительно друг друга. При этом искровой промежуток настроен на наименьшую величину пробоя от перенапряжения Unep между проводом и землей, так как воздушный зазор б фиг.З междуэлектродного расстояния (расстояние между дискообразными накладками 5,6 резонаторов 1,2) имеет минимальное значение на резонансной частоте с максимальной амплитудой деформации свободных концов резонаторов (на фиг.З пунктирными линиями условно показана

динамика изгибных механических колебаний свободных концов резонаторов 1,2 относительно друг друга.

При возникновении между проводом и землей U,,S) перенапряжения после понижения в блоке 13 поступает в блок 14 преобразования напряжения в частоту.

Изменение резонансной частоты резонаторов - 1,2 совместно с пьезоэлектрическими элементами - 9,10 по закону

изменения величины перенапряжений приводит к автоматическому увеличению первоначального воздушного зазора б междуэлектродного расстояния, так как раскройка резонансной частоты приводит к

уменьшению амплитуды механических колебаний резонаторов и соответственно к увеличению импульсного междуэлектродного пробоя от перенапряжения, возникающего между проводом и землей. Таким

образом, возникновение Unep перенапряжения в междуэлектродном промежутке, способствующего появлению в нем первого инициирующего электрона, способного привести к пробою и формированию времени разряда гр , происходит с некоторым от- ставанием во времени относительно срабатывания резонаторов 1,2 и изменения первоначального воздушного зазора 6 междуэлектродного расстояния, определяемого элементами задержки.

Преимуществом предложенного технического решения является то, что рабочий зазор искрового промежутка в процессе работы устанавливается автоматическая пропорционально изменению величины перенапряжений, что предотвращает возможность обгорания поверхности контактов при пробое сравнительно высокого импульсного искрового разряда, т.е. увеличивается срок службы разрядника.

Расширение диапазона регулирования и повышение ресурса работы электродов искрового промежутка в предложенном разряднике осуществляется за счет рабочего

зазора д искрового промежутка для импульсного искрового разряда, устанавливаемогопутемпреобразованияперенапряжения, возникающего на линии, в частоту, подаваемую на пьезоэлектрические элементы, изменяющие амплитуду изгибных механических колебаний титанового полуволнового резонатора ампульной формы пропорционально изменению перенапряжений.

Формула изобретения Устройство для защиты от перенапряжений, содержащее разрядник, подключен- ный между защищаемым проводом и землей, выполненный в виде разделенных искровым промежутком двух противостоящих электродов, расположенных в газонаполненном металлическом баллоне и герметично закрепленных в общемизоляци- онном держателе, отличающееся тем, что, с целью повышения срока службы путем обеспечения возможности автоматической регулировки межэлектродного расстояния разрядника, электроды разрядника выполнены в виде плоских полуволновых титановых резонаторов механических колебаний ампульной формы, на свободных концах которых, расположенных внутри баллона, закреплены друг против друга дискообразные диэлектрические накладки, образующие указанный искровой промежуток, а на других свободных концах резонаторов, расположенных с внешней стороны

баллона, жестко закреплены дополнительно введенные пьезоэлектрические элементы продольных волн и электрические контактные выводы, один из которых подключен к защищаемому проводу через дополнительно введенный элемент задержки, а другой - заземлен, защищаемый провод подключен к входу дополнительно введенного блока понижения напряжения, выход которого подключен к входу дополнительного введенного блока преобразования напряжения в частоту, выход которого подключен к одним из электродов каждого из указанных пьезоэлектрических элементов, другие электроды которых заземлены.

1 а 1

гУ