RU2201633C2 - Устройство для защиты от перенапряжений - Google Patents
Устройство для защиты от перенапряжений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201633C2 RU2201633C2 RU2001113665A RU2001113665A RU2201633C2 RU 2201633 C2 RU2201633 C2 RU 2201633C2 RU 2001113665 A RU2001113665 A RU 2001113665A RU 2001113665 A RU2001113665 A RU 2001113665A RU 2201633 C2 RU2201633 C2 RU 2201633C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tire
- porcelain
- cover
- sections
- distance
- Prior art date
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title abstract 2
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Tires In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении устройств для защиты от перенапряжений с фарфоровыми покрышками. Устройство для защиты от перенапряжений содержит фарфоровую покрышку с фланцами на концах и размещенные внутри покрышки варисторы. Покрышка имеет внутреннюю цилиндрическую и наружную коническую поверхности, при этом наружный диаметр покрышки соответствует математическому выражению. Техническим результатом является уменьшение массы устройства путем оптимизации конструктивных параметров покрышки за счет учета масштабного эффекта. 1 ил., 3 табл.
Description
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 фарфоровую покрышку в качестве корпуса с фланцами на концах и размешенные 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 защиты от перенапряжений, содержащее фарфоровую покрышку с ребрами, внутри которой размещены варисторы, па 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:
Для конической покрышки выражение (1) будет иметь следующий вид:
где Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нормированной нагрузке, Н;
n= 0, 1, 2, ..., N - номер сечения покрышки, начиная с торца меньшего диаметра;
h - расстояние от верхнего торца покрышки до противоположного фланца - наибольшее плечо действия силы Р, м;
Δh - расстояние между соседними сечениями покрышки;
N = h/Δh - общее число сечений корпуса покрышки;
Мо - начальный изгибающий момент, Нм;
[σизг] - предел прочности фарфора на изгиб, Па.
Для конической покрышки выражение (1) будет иметь следующий вид:
где Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нормированной нагрузке, Н;
n= 0, 1, 2, ..., N - номер сечения покрышки, начиная с торца меньшего диаметра;
h - расстояние от верхнего торца покрышки до противоположного фланца - наибольшее плечо действия силы Р, м;
Δh - расстояние между соседними сечениями покрышки;
N = h/Δh - общее число сечений корпуса покрышки;
Мо - начальный изгибающий момент, Нм;
[σизг] - предел прочности фарфора на изгиб, Па.
Однако при оценке диаметров покрышки по формулам (1) и (2) предполагается, что величина предела прочности является постоянной известной величиной. При этом не учитывается масштабный эффект прочности.
Таким образом, недостатком устройства является то, что диаметры фарфоровой покрышки определяются по известной формуле без учета масштабного эффекта прочности и поэтому значения диаметров не являются оптимальными.
Целью изобретения является уменьшение массы устройства путем оптимизации конструктивных параметров покрышки за счет учета масштабного эффекта.
Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве для защиты от перенапряжений, содержащем фарфоровую покрышку с фланцами на концах и с размещенными внутри покрышки варисторами, в соответствии с изобретением покрышка имеет внутреннюю цилиндрическую и наружную коническую поверхности, при этом наружный диаметр покрышки соответствует выражению:
где D1 - внутренний диаметр покрышки, м;
Mn = 32(M0+PnΔh)/π,
Мо - начальный изгибающий момент, Hм;
Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нормированной нагрузке, Н;
n= 0, 1, 2, ..., N - номер сечения покрышки, начиная с торца меньшего диаметра;
h - расстояние от верхнего торца покрышки до противоположного фланца - наибольшее плечо действия силы Р, м;
Δh - расстояние между соседними сечениями покрышки;
N = h/Δh - общее число сечений корпуса покрышки;
α1 = 6•10-4-8•10-4;
α0 = 0,26-0,3.
Сущность изобретения заключается в следующем. Статистическая теория масштабного эффекта прочности основана на принципе, по которому прочность изделия определяется прочностью самого слабого места и, в том числе, зависит от конструктивных размеров покрышки.
где D1 - внутренний диаметр покрышки, м;
Mn = 32(M0+PnΔh)/π,
Мо - начальный изгибающий момент, Hм;
Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нормированной нагрузке, Н;
n= 0, 1, 2, ..., N - номер сечения покрышки, начиная с торца меньшего диаметра;
h - расстояние от верхнего торца покрышки до противоположного фланца - наибольшее плечо действия силы Р, м;
Δh - расстояние между соседними сечениями покрышки;
N = h/Δh - общее число сечений корпуса покрышки;
α1 = 6•10-4-8•10-4;
α0 = 0,26-0,3.
Сущность изобретения заключается в следующем. Статистическая теория масштабного эффекта прочности основана на принципе, по которому прочность изделия определяется прочностью самого слабого места и, в том числе, зависит от конструктивных размеров покрышки.
Исследования механической прочности на изгиб большого числа покрышек различных диаметров, изготовленных из электротехнического фарфора, свидетельствуют о том, что имеется четкая зависимость предела прочности [σизг] от диаметра. В частности, с увеличением наружного диаметра D2 образца при постоянной высоте [σизг] уменьшается.
Математическая обработка данных этих испытаний образцов различного диаметра на прочность позволяет предложить следующую формулу зависимости предела прочности на изгиб от наружного D2 и внутреннего D1 диаметров фарфоровой покрышки:
[σизг] = k1D (D +D )-1, (3)
где коэффициенты k1 и k2 получены при помощи метода наименьших квадратов.
[σизг] = k1D
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 (3) в качестве аппроксимации наилучшим образом объясняет экспериментальные данные, поскольку дает наиболее высокое значение коэффициента детерминации (R2).
Подставляя выражение (3) в формулу (2) и произведя некоторые преобразования, получаем окончательное выражение для определения D1 конической фарфоровой покрышки с учетом масштабного эффекта:
При проведении механических расчетов устройств для защиты от перенапряжений внутренний диаметр, как правило, входит в число задаваемых (известных) параметров, а искомым является наружный диаметр покрышки. Поэтому для обеспечения условий промышленного применения выполнимо дальнейшее преобразование формулы (4). Можно показать, что для реально используемых при проектировании устройств для защиты от перенапряжений покрышек, имеющих значения наружного диаметра в диапазоне D2=(85-300 мм), сомножитель
подкоренного выражения в формуле (4) может быть с достаточной точностью представлен в виде - (α1D2+α0). В результате выражение (4) приводится к линейному квадратичному уравнению относительно D2, из которого нетрудно получить нижеследующее выражение для вычисления D2 в явном виде:
где D1 - внутренний диаметр покрышки, м;
Mn = 32(M0+PnΔh)/π,
Мо - начальный изгибающий момент, Hм;
Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нормированной нагрузке, H;
n= 0, 1, 2, ..., N - номер сечения покрышки, начиная с торца меньшего диаметра;
h - расстояние от верхнего торца покрышки до противоположного фланца - наибольшее плечо действия силы Р, м;
Δh - расстояние между соседними сечениями покрышки;
N = h/Δh - общее число сечений корпуса покрышки;
α1 и α0 - коэффициенты аппроксимации, учитывающие снижение предела прочности фарфора с увеличением диаметра и ограничение на толщину стенки; значения этих коэффициентов находятся в диапазонах:
α1 = 6•10-4-8•10-4;
α0 = 0,26-0,3.
Формула (5) обеспечивает условие промышленного применения (т.е. удобство и простоту практического применения при проведении механических расчетов устройств для защиты от перенапряжений). Значения коэффициентов α1 и α0 для применяемого электротехнического фарфора в зависимости от технологического ограничения на минимальную толщину стенки фарфоровой покрышки s приведены в табл.2
Полученные диапазоны изменения коэффициентов α1 и α0 обеспечивают практическое применение формулы (5) в реально используемом диапазоне наружных диаметров покрышек для устройств защиты от перенапряжений.
При проведении механических расчетов устройств для защиты от перенапряжений внутренний диаметр, как правило, входит в число задаваемых (известных) параметров, а искомым является наружный диаметр покрышки. Поэтому для обеспечения условий промышленного применения выполнимо дальнейшее преобразование формулы (4). Можно показать, что для реально используемых при проектировании устройств для защиты от перенапряжений покрышек, имеющих значения наружного диаметра в диапазоне D2=(85-300 мм), сомножитель
где D1 - внутренний диаметр покрышки, м;
Mn = 32(M0+PnΔh)/π,
Мо - начальный изгибающий момент, Hм;
Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нормированной нагрузке, H;
n= 0, 1, 2, ..., N - номер сечения покрышки, начиная с торца меньшего диаметра;
h - расстояние от верхнего торца покрышки до противоположного фланца - наибольшее плечо действия силы Р, м;
Δh - расстояние между соседними сечениями покрышки;
N = h/Δh - общее число сечений корпуса покрышки;
α1 и α0 - коэффициенты аппроксимации, учитывающие снижение предела прочности фарфора с увеличением диаметра и ограничение на толщину стенки; значения этих коэффициентов находятся в диапазонах:
α1 = 6•10-4-8•10-4;
α0 = 0,26-0,3.
Формула (5) обеспечивает условие промышленного применения (т.е. удобство и простоту практического применения при проведении механических расчетов устройств для защиты от перенапряжений). Значения коэффициентов α1 и α0 для применяемого электротехнического фарфора в зависимости от технологического ограничения на минимальную толщину стенки фарфоровой покрышки s приведены в табл.2
Полученные диапазоны изменения коэффициентов α1 и α0 обеспечивают практическое применение формулы (5) в реально используемом диапазоне наружных диаметров покрышек для устройств защиты от перенапряжений.
При этом для каждого из рассматриваемых значений технологического ограничения на толщину стенки фарфоровой покрышки в таблицах 1 и 2 имеется однозначное соответствие между парой коэффициентов k1 и k2 из формулы (3) для зависимости прочности на изгиб и парой коэффициентов α1 и α0, входящих в выражение (5).
На чертеже изображен общий вид устройства для защиты от перенапряжений.
Устройство для защиты от перенапряжений содержит фарфоровую покрышку 1 с ребрами, внутри которой размещена колонка варистров 2. На концах покрышки 1 закреплены металлические фланцы 3. Покрышка 1 имеет внутреннюю цилиндрическую 4 и наружную коническую 5 поверхности. Наружный диаметр покрышки 1 соответствует выражению:
где D1 - внутренний диаметр покрышки, м;
Mn = 32(M0+PnΔh)/π,
Мo - начальный изгибающий момент, Hм;
Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нормированной нагрузке, H;
n= 0, 1, 2, ..., N - номер сечения покрышки, начиная с торца меньшего диаметра;
h - расстояние от верхнего торца покрышки до противоположного фланца - наибольшее плечо действия силы Р, м;
Δh - расстояние между соседними сечениями покрышки;
N = h/Δh - общее число сечений корпуса покрышки;
α1 = 6•10-4-8•10-4;
α0/= 0,26-0,3.
Устройство для защиты от перенапряжений работает следующим образом. В нормальном эксплуатационном режиме на устройство воздействует рабочее напряжение сети. При возникновении перенапряжений в сети устройство их ограничивает до заданной величины в соответствии с вольтамперной характеристикой варисторов 2 аппарата.
где D1 - внутренний диаметр покрышки, м;
Mn = 32(M0+PnΔh)/π,
Мo - начальный изгибающий момент, Hм;
Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нормированной нагрузке, H;
n= 0, 1, 2, ..., N - номер сечения покрышки, начиная с торца меньшего диаметра;
h - расстояние от верхнего торца покрышки до противоположного фланца - наибольшее плечо действия силы Р, м;
Δh - расстояние между соседними сечениями покрышки;
N = h/Δh - общее число сечений корпуса покрышки;
α1 = 6•10-4-8•10-4;
α0/= 0,26-0,3.
Устройство для защиты от перенапряжений работает следующим образом. В нормальном эксплуатационном режиме на устройство воздействует рабочее напряжение сети. При возникновении перенапряжений в сети устройство их ограничивает до заданной величины в соответствии с вольтамперной характеристикой варисторов 2 аппарата.
В табл. 3 приведены данные расчетов наружных диаметров сечений покрышки и соответствующих значений прочности конической покрышки с учетом масштабного эффекта (вариант 1) и цилиндрической покрышки без учета масштабного фактора (вариант 2). Для варианта 1 - масса - 12,03 кг, для варианта 2-21,55 кг (h=1000 мм; D1=104 мм). Массы рассчитаны без учета массы оребрения.
Как видно из табл.3, в существующей покрышке возможности фарфора по его механической прочности недоиспользованы и можно уменьшить ее наружный диаметр, а соответственно, и массу покрышки.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет уменьшить массу устройства путем оптимизации конструктивных параметров покрышки за счет учета масштабного эффекта.
Литература
1. Адоньев Н. М. и др. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения. Л.: Энергоатомиздат, 1987, с.199.
1. Адоньев Н. М. и др. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения. Л.: Энергоатомиздат, 1987, с.199.
2. SU a.c. 947917, H 01 C 1/028, 25.01.78 - прототип.
Claims (1)
- Устройство для защиты от перенапряжений, содержащее фарфоровую покрышку с фланцами на концах и размещенные внутри покрышки варисторы, отличающееся тем, что покрышка имеет внутреннюю цилиндрическую и наружную коническую поверхности, при этом наружный диаметр покрышки соответствует выражению:
где D1 - внутренний диаметр покрышки, м;
Mn = 32(Mo+PnΔh)/π,
Мо - начальный изгибающий момент, Нм;
Р - сила, эквивалентная воздействующей изгибающей нормированной нагрузке, Н;
n= 0, 1, 2, . . . N - номер сечения покрышки, начиная с торца меньшего диаметра;
h - расстояние от верхнего торца покрышки до противоположного фланца - наибольшее плечо действия силы Р, м;
Δh - расстояние между соседними сечениями покрышки;
N = h/Δh - общее число сечений корпуса покрышки;
α1 = 6•10-4÷8•10-4;
α0 = 0,26÷0,3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001113665A RU2201633C2 (ru) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | Устройство для защиты от перенапряжений |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001113665A RU2201633C2 (ru) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | Устройство для защиты от перенапряжений |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2201633C2 true RU2201633C2 (ru) | 2003-03-27 |
Family
ID=20249808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001113665A RU2201633C2 (ru) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | Устройство для защиты от перенапряжений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201633C2 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU947917A1 (ru) * | 1978-01-25 | 1982-07-30 | Предприятие П/Я Г-4316 | Ограничитель перенапр жений |
| FR2678765A1 (fr) * | 1991-07-04 | 1993-01-08 | Ferraz | Procede de fabrication d'un parafoudre et parafoudre obtenu par mise en óoeuvre de ce procede. |
| EP0614198B1 (de) * | 1993-03-04 | 1997-01-15 | ABB Management AG | Ueberspannungsableiter |
| EP0642141B1 (de) * | 1993-09-06 | 1997-03-05 | Asea Brown Boveri Ag | Überspannungsableiter |
| RU2144712C1 (ru) * | 1998-01-06 | 2000-01-20 | АООТ "НИИ Электрокерамика" | Устройство для защиты от перенапряжений |
-
2001
- 2001-05-10 RU RU2001113665A patent/RU2201633C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU947917A1 (ru) * | 1978-01-25 | 1982-07-30 | Предприятие П/Я Г-4316 | Ограничитель перенапр жений |
| FR2678765A1 (fr) * | 1991-07-04 | 1993-01-08 | Ferraz | Procede de fabrication d'un parafoudre et parafoudre obtenu par mise en óoeuvre de ce procede. |
| EP0614198B1 (de) * | 1993-03-04 | 1997-01-15 | ABB Management AG | Ueberspannungsableiter |
| EP0642141B1 (de) * | 1993-09-06 | 1997-03-05 | Asea Brown Boveri Ag | Überspannungsableiter |
| RU2144712C1 (ru) * | 1998-01-06 | 2000-01-20 | АООТ "НИИ Электрокерамика" | Устройство для защиты от перенапряжений |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5476524B2 (ja) | 真空コンデンサ形計器用変圧器 | |
| CN1120351C (zh) | 力传感器 | |
| RU2201633C2 (ru) | Устройство для защиты от перенапряжений | |
| US10290416B2 (en) | Resonant Transformer | |
| Pan et al. | Viscoplastic collapse of thin-walled tubes under cyclic bending | |
| EP2589122A1 (en) | Grading devices for a high voltage apparatus | |
| CN1038282C (zh) | 对温度具有高稳定性的电容器 | |
| RU2207642C2 (ru) | Устройство для защиты от перенапряжений | |
| EP1848009A1 (en) | An elongated member and use thereof | |
| Slattery et al. | A reference design for high-performance, low-cost weigh scales | |
| US6556024B2 (en) | Capacitance type load sensor | |
| JP2004036770A (ja) | ギャロッピング抑制装置 | |
| Wada et al. | Evaluation of breakdown characteristics of CO 2 gas for non-standard lightning impulse waveforms-breakdown characteristics in the presence of bias voltages under non-uniform electric field | |
| CN2819197Y (zh) | 在线皮带张力测量定标装置 | |
| Patil et al. | Buckling Analysis of Straight Helical Compression Springs Made Of ASTMA229 Gr-II, ASTM A 313 Materials (Type 304 & 316) | |
| CN114239344A (zh) | 一种基于有限元断路器分合闸弹簧疲劳寿命的计算方法 | |
| Lin et al. | Research of error influence mechanism of CVT by electric field | |
| Wen et al. | Comparison for mechanical properties of transmission towers in uniform and non-uniform icing condition under micro-topography | |
| CN112231922B (zh) | 一种用于电线脱冰跳跃的防治输电线路冰灾的方法 | |
| CN111899953A (zh) | 一种特高压变电站用避雷器及其结构力学性能安全评估方法 | |
| Hu et al. | In-plane instability of U-shaped bellows subjected to pressure loadings | |
| RU33222U1 (ru) | Устройство для измерения натяжения неподвижного гибкого органа | |
| RU2439515C1 (ru) | Датчик давления | |
| CN212659366U (zh) | 一种组合式耐张复合绝缘子 | |
| DE4312685C2 (de) | Stützisolator mit eingebautem Spannungsteiler und Überspannungsableiter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090511 |