174089. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hálózati túfeszültséglevezetőben alkalmazható potenciálvezérlő ellenállás előállítására
3 174089 4 sófürdőkben való impregnálás további hátránya, hogy a villamos térben ionos vezetést okoz. Ez viszont az ellenállás értékállóságát rontja. A sófürdőben impregnált ellenállásokat egyébként légmentesen lezárva tárolják, mert a levegő relatív nedvességtartalmának hatására előbb-utóbb „sókicsapódás” észlelhető az ellenállás test felületén. Ilyen állapot a hálózatra felszerelt levezetőben is bekövetkezik, ha a levezető tömítése leromlik. Az alkalmazásra kerülő sók nagyrésze a fémalkatrészek korrózióját ís sietteti. Az ellenállás porozitásának csökkentésére vízüveges impregnálást is alkalmaznak. A vízüveg hasonló hátrányokkal jár, mint a sófürdőben való impregnálás. Vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy a vízüveg alkalmazása azért is hátrányos, mert az ellenállás termikus szilárdságát lerontja, s a felületi kúszószilárdságot csökkenti. Ismeretesek olyan eljárások is, melyeknél az ellenállástest villamos vezetőképességének növelése érdekében az ellenállás anyagához grafitport adagolnak. Az ilyen ellenállások villamos értékállóság és termikus szilárdság szempontjából korlátozott határokig alkalmazhatók, amiről kísérleteink során magunk is meggyőződhettünk. Kidolgoztak olyan eljárást is, amelynél az ellenállástest kötésére szemcsés üveget alkalmaznak. Ennél az eljárásnál a présport megfelelő előpréselés után acélformában hevítik és melegen préselik a kívánt alakra. Ezzel az eljárással kellő tömörségű ellenállástesteket lehet előállítani, azonban munkaigényes és fokozott gondosságra van szükség, hogy a kívánt villamos jellemzőket biztosítsák. Az eljárás további hátránya, hogy az acél présszerszám hőállósága és hőszilárdsága korlátozott, ezért gyakorlatilag 700- —800°C hőmérsékletig alkalmazható. Pontenciálvezérlő ellenállás előállítására megkísérelték az ismert Si02-A1203—Li20 komponensekből álló levezető ellenállás kötőanyagát is felhasználni. Mivel ez az anyag elsősorban impulzus üzemű célokra szolgál, az 50 Hz-es hálózati feszültségre beépített potencíálosztókra előírt követelményeknek nem felelt meg (157.455 számú magyar szabadalmi leírás). A levezetőben alkalmazott potenciálvezérlő ellenállás néhány ismert fajtája, annak gyengébb termikus tulajdonsága miatt, alkalmatlan a laboratóriumokban szokásos 50 Hz-es megszólalási feszültségpróbára. Ilyen esetekben gyorsított megszólalási eljárást igényelnek (erre a szabvány lehetőséget ad), nehogy károsodjon a vezérlő ellenállás. A gyorsított eljárással vizsgálható potenciálosztó azaz potenciálvezérlő ellenállás különösen érzékeny olyan hálózati igénybevételre, amikor pl. a túlfeszültség hatására a levezető még nem szólal meg. Ekkor ui. a potenciálosztó ellenállás vezeti le a villamostöltés egy részét, Ilyen igénybevétel viszont a levezető használati ideje alatt, a belső (kapcsolási) túlfeszültségekből eredően, több alkalommal felléphet. A találmány célja, hogy olyan eljárást javasoljon, melynek alkalmazásával az előállított potenciálosztó ellenállások említett hátrányai kiküszöbölhetők és amelyek a gyakorlati követelményeknek az eddigieknél jobban megfelelnek. Vizsgálataink során arra a megállapításra jutottunk, hogy a feszültségtől függő potenciálosztó és a hasonló célokra szolgáló nagyfeszültségű tömör ellenállások termikus szilárdságát és villamos értékállóságát az ellenállástestben levő SiC kristályok érintkezési helyeinek minősége és az érintkezési helyek villamos igénybevétele határozza meg. Ebből következik, hogy adott geometriai méretű és villamos tulajdonságú ellenállás csak akkor felelhet meg a túlfeszültséglevezetőre előírt szigorú követelményeknek, ha olyan SiC kristályhalmazból épül fel, mely alkalmas a hálózati feszültség megfelelő „aláosztására” mind üzemi állapotban, mind a levezető ismétlődő működése során. Szükséges továbbá, hogy a célra felhasznált elektrotechnikai SiC olyan kötőanyaggal legyen összefoglalva, melynek termikus tulajdonsága hasonló mint a szilíciumkarbidé és kellően ellenálljon a váltakozó és lökő áramú igénybevételeknek. Ez azért fontos, mert a levezető 10—15 éves átlagélettartama alatt a vezérlő ellenállások sarkain a hálózati feszültség állandóan jelen van. Mivel a működés során a hálózati feszültség két- háromszorosa is felléphet, érthető, hogy a vezérlő ellenállás szerkezetét kellő biztonsággal kell kialakítani. Alapvető felismerésünk szerint a vezérlő ellenállásban alkalmazott elektrotechnika' SiC-ot olyan granulátumból kell kiválasztani, mely az adott geometriai méret szoros kitöltése mellett, kellő mennyiségű sorba kapcsolt szemcse áll rendelkezésre ahhoz, hogy az ellenállás sarkain fellépő névleges feszültséget 1,1, legfeljebb 1,4 Veff/szemcse érték alá osztja. Ezt úgy éljük el, hogy pl. 1100 V/cm térerősségű igénybevétel esetén 10-15p átlagméretű SiC őrleményt alkalmazunk, melyből 1 cm hosszon kb. 900 szemcse helyezkedik el. A kívánt vezérlőáramot a SiC vezetőképessége és az ellenállás keresztmetszete együttesen határozza meg. A SiC kristályok felületét burkoló előírt vastagságú Si02 réteget azzal biztosítjuk, hogy az ellenállástest kötőanyagául A1203—Si02 összetételű, a szilíciumkarbid őrlemény szemcsenagyságánál finomabb, célszerűen kb. 5/r szemcsefinomságú nedves őrleményt alkalmazunk, mellyel együtt, a kötőanyag mennyiségére számított 4—8,5 s% MgO-ot, vagy 14-36 s% talkumot őriünk össze. Ilyen kötőanyaggal ellátott SiC alapanyagú vezérlő ellenállás kiégetése során azt tapasztaltuk, hogy a kemence hőzóna hosszának és a betétanyag tolási sebességének megfelelő beállításával a SiC szemcsék felületét borító Si02 réteg előírt vastagságát lehet elérni. Az égetést 1280-1450 °C közötti hőmérsékleten vizsgáltuk és annak hatását az ellenállástest feszültség-áram jelleggörbéjének változásával igazoltuk. Elengedhetetlen, hogy a kiégetett ellenállás palástfelületéről pl. hengeres csiszolóban, vagy homokszóróban (korundszemcsével) néhány tized mm réteget leválasszunk. Ezáltal az ellenállás megszabadul minden olyan külső máztól, mely a kiégetésből eredően a felületi kúszószilárdságot csökkenti. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 55 2
