SI21334A - Družina kombiniranih avtomatskih varovalk in prenapetostnih zaščit in zaščite pred strelo v enotnem ohišju - Google Patents

Abstract

Naprava po izumu vključuje dele klasičnega dela kombinirane varovalke kot so omenjena ročica za odklop stikala varovalke, os stikala varovalke, tuljava za elektromagnetni odklop, elektromagnetni drsni odklopnik, običajna kontaktna pletenica ter deli odklopne vzmeti, s tem da so ti deli dimenzijsko prednostno podrejeni dodatni vgradnji varistorja in zato v splošnem nekoliko ožji, nadalje naprava po izumu vključuje še zaščito proti streli za direktni udar strele s prednostnim energetskim plinskim samougasljivim odvodnikom, ki v splošnem vključuje plašč ozemljitve, kovinsko ohišje, zunanji kontakt za hitrejši vžig, tranformator za visoko vžigno napetost, ki transformira hitro rastoči impulz motnje v vnaprej določeno vžigno napetost na dodatni notranji elektrodi plinskega odvodnika, vžigni mali plinski odvodnik in vžigni varistor.ŕ

Description

DRUŽINA KOMBINIRANIH AVTOMATSKIH VAROVALK IN PRENAPETOSTNIH ZAŠČIT IN ZAŠČITE PRED STRELO V ENOTNEM OHIŠJU

Izumljena naprava se uporablja v nizkonapetostnem energetskem napajalnem omrežju.

Področje izuma

Osnovna ideja izuma je združitev varovanja in zaščite, ki ga omogočata klasična avtomatska varovalka in termično varovana prenapetostna zaščita z opcijo in/ali zaščite proti učinku direktnega udara strele , integrirano v istem ohišju.

Vsebina družine kombiniranih avtomatskih varovalk in prenapetostnih zaščit in zaščite pred strelo v enotnem ohišju je opredeljena z združevanjem naslednjih funkcij:

- najpogosteje predvidene uporabe klasične avtomatske varovalke in prenapetostne zaščite z različnimi vrstami vrtinčenja plazme.

- klasične avtomatske varovalke in zaščite ob direktnem udaru strele v enotnem ohišju z vgrajenim samougasljivim plinskim odvodnikom s prožilno elektroniko.

- klasične avtomatske varovalke , zaščite ob direktnem udaru strele in termično varovane (10) prenapetostne zaščite.

- samo enofazne zaščite proti streli z vgradnjo tropolnega samougasljivega plinskega odvodnika ali enofazno zaščito proti streli in prenapetostim hkrati.

Skupine kombinacij, ki so grajene po istem principu iz osnovnih kombinacij, se lahko združujejo v paralelno montiranih ohišjih za različna eno fazna in trifazna varovanja z zaščito.

Aktivni podsestavi in elementi kombinirane avtomatske varovalke z zaščito so izbrani tako , da so med seboj usklajeni in se njihove lastnosti dopolnjujejo v skupne nove lastnosti ob ohranitvi lastnosti podsestavov.

Stanje tehnike

V svetu trenutno se uporabljajo ločeno varovalke in naprave za zaščito pred strelo in prenapetostjo, ki se pogosto nameščajo na isto standardno 35 mm klobučno letev v distribucijskih omaricah.

Avtomatske varovalke varujejo pred povečanim tokom nad nominalno vrednostjo običajno 5 A, 10 A, 16 A, 32A, 50 A, 64 itd., a so relativno počasne in se prožijo v mili sekundnem času ter ne morejo slediti hitrim impulzom strele in prenapetosti.

Ti in drugi škodljivi prehodni pojavi poškodujejo inštalacije , občutljive elektronske naprave in mrežo in ogrožajo osebje, ter stavbe.Najtežje posledice povzročijo požari zaradi direktnega udara strele ali uničenja telekomunikacijskih mrež, kompletnih računalniških mrež, ki na primer upravljajo letališča ,metro, bolnice .banke in industrijo.

Zato se varovalke kombinira v energetski napajalni mreži z odvodniki strele in prenapetosti, ki reagirajo v bistveno krajšem času nekaj do 100 nanosekund. Prva I. skupina odvodnikov strele po IEC standardih odvaja stadardizirani simulacijski impulz strele oblike 10/350 mikrosekund s čelom vzpona 10 mikro sekund in upadom na polovično vrednost najvišjega toka na 50% v času 350 mikro sekund.

Zaščitni odvodniki proti prenapetostmi, iz ll.skupine po IEC standardih uporabljajo standardizirani impulz 8/20 mikro sekund s časovnim mnogo krajšim in energetsko manj zahtevnim potekom kot zgoraj.

Običajno prenesejo odvodniki še 25.000 ali 50.000 amperov kratkostičnega toka ne da bi s svojim delovanjem in ob uničenju poškodovali okolico.

Znane rešitve s področja izumljene naprave opisujejo patenti VTC Iskra Zaščite izumitelj Murko, EP 087448A Dehn & Soehne, Phoenix DE 3228411 Nemčija,

Citel EP 110238411 Francija za področje prenapetosti ih zaščitnih sistemov in energetskih plinskih odvodnikov. Za avtomatske varovalke je večina patentov časovno že potekla.

Opis izuma

Do sedaj še ni varovalne naprave, ki bi v enem ohišju združila obe funkciji, ali celo vse tri. Obstojajo sicer zaporedno vezane varovalke in odvodniki prenapetosti v enem ohišju, a varovalke služijo le kot termični odklop za okvarjeno varistorsko tehniko.Glavni problemi so v samougasnitvi loka plazme, ki se pojavi v varovalki, ko v kratkem stiku tečejo kratkočasno ogromni tokovi.V klasični avtomatski varovalki se rešuje ta problem z napravo za vrtinčenje plazme, ki pa zahteva precej prostora. Zato v njej ni prostora za elemente in podsestave zaščitne tehnike. Pričujoči izum rešuje te probleme z originalnimi rešitvami in omogoča tudi vgradnjo elementov in podsestavov zaščitne tehnike. Izum združuje funkcije klasične avtomatske varovalke in zaščite pred strelo in prenapetostim v enem ohišju . Omogoča odklop in priklop avtomatskega dela varovalke , prenapetostno varovanje zaščite z varistorji.ki imajo lmax na primer v najmanj 10 kA, 30kA , 40kA ali 60 kA itd. za impulze oblike 8/20 mikro sekund , z termičnim varovalom s topljivo spajko , z vzmetjo za odklop varistorja in njegovih izvedb za različne odvodne tokove na primer za trenutni tok lmax za en udar.

Zaradi izuma bodo zmanjšane potrebe po volumnu v distribucijski omarici, v nekaterih izvedbah na polovico in tretjino , problemi ekologije so manjši zaradi manjše uporabe materiala, enostavnejša je montaža , enostavnejše je vzdrževanje ob bolj ekonomični ceni.

V splošnem parameter lmax zavisi od vgrajenega varistorja različnih odvodnih velikosti na primer najmanj od 5 kA do 60 kA preizkusnega impulza 8/20. V napravo po izumu je vgrajena zaščita ob avtomatski varovalki,ki odvede škodljivi prehodni pojav iz mreže preko vodnika za ozemljitev, ozemljitvene sponke ali bus sponke proti zemlji, daje bližnjo indikacijo napake na varistorju in optično še preko možnega prozornega okenca vgrajenega v steno na boku odvodnika . Možno je dograditi daljinsko indikacijo napake na varistorju .V nadaljnjih izvedbah se v prvi varianti avtomatski varovalki in prenapetostni zaščiti pridružijo še varianta varovalke in zaščite s samougasljivim odvodnikom za zaščito pred delom direktnega udara strele.

Nadaljnje prednosti in uporabnosti izuma bodo postale bolj jasne iz priloženih risb in opisov.

Kratek opis slik:

Slika 1: Kombinirana klasična avtomatska varovalka z zaščito pred strelo in/ ali prenapetostjo v enotnem ohišju s pripadajočimi vodniki.

Slika 2: Prikaz osnovnih gradnikov kot so klasična avtomatska varovalka , odvodnik za zaščito proti streli in odvodnik za zaščito pred prenapetostim.

Slika 3: Združena naprava po izumu , ki kombinira klasično avtomatsko varovalko, odvodnik za zaščito pri direktnem udaru strele in odvodnik za zaščito pred prenapetostjo tako , da je preostala napetost kar najnižja in so dodatno privarjene sintrane kontaktne ploščice za hitro gasitev plazme.

Slika 4: Prikaz prenapetostne zaščite z dvema varistorjema s termično od klopno zaščito in paličnim labirintom za vrtinčenje in hitrejšo ugasnitev plazme iz podsestavov varovalke.

Slika 5: Stranski pogled na paralelna varistorja in palični labirint ter v steno vgrajeno prozorno okence s termično zaščito varistorja .

Slika 6: Prikaz naprave za zaščito za UL skupino prenapetostne zaščite z vidnim je zgornjim prozornim okencem za indikacijo napake in odklopa na varistorju ,

Slika 7: Presek skozi napravo z klasično varovalko in prenapetostno zaščito z varistorjem in zoženim kovinskim labirintom za odvod plazme .

Slika 8: Presek skozi napravo, ki združuje avtomatsko varovalko in prenapetostno zaščito v istem ohišju .

Slika 9: Električna shema daljinskega javljanja napak.

Slika 10: Prikaz aktivnih elementov zaščite proti streli

Slikali: Električna shema kombinirane avtomatske varovalke z bimetalnim odklopnikom in elektromagnetnim odklopnikom , zaščito s plinskim odvodnikom in zaščito z varistorji.

Podroben opis izuma

Na Sliki 2 so prikazani v splošnem osnovni gradniki družine kombiniranih avtomatskih varovalk in prenapetostnih zaščit in zaščite pred strelo v enotnem ohišju kot so klasična avtomatska varovalka 2 , odvodnik za zaščito proti streli 4 in odvodnik za zaščito pred prenapetostim 5.

Vgrajeni sklop avtomatske klasične varovalke vključuje v splošnem kot bistvene sestavne dele tuljavo za elektromagnetni odklop 48 v oklopu 59 s pomičnim odklopnikom 50 v obliki pomične kotve, bimetalni odklopnik 32 in ročico za odklopno stikalo 46 na osi 47 stikala varovalke.

V konkretni izvedbi ima vijak 37 za pritrditev vsakokratnega vhodnega električnega vodnika 38 na spodnji strani kontakt za bus povezavo ter sponko 39 za pritrditev že omenjenega vsakokratnega vodnika 38. Na vhodni strani je tudi kontaktno polje v splošnem izvedenega bimetalnega odkopnika 32 varovalke. Izhodna stran klasične varovalke s sponko 40 za vsakokratni izhodni vodnik 45, je vezana na vhodne sponke 71 varistorskega dela varovalke. Vzmet 20 termičnega odklopnika varistorja 22, ki je pozicionirana v prozornem ohišju 10 termičnega odklopnika, je na eni strani spojena s temperaturno kontrolirano topljivo spajko 21. Ohišje termičnega odklopnika 10 je vgrajeno v steno v boku kombinirane varovalke 6 .

Tipični deli klasičnega dela kombinirane varovalke 2 so še že omenjena ročica za odklop stikala 46 varovalke , tudi že navedena os 47 stikala varovalke, našteta tuljava za elektromagnetni odklop 48, elektromagnetni drsni odklopnik , običajna kontaktna pletenica 52 ter deli odklopne vzmeti.Vsi ti deli ostanejo v splošnem približno v sestavi kot so v avtomatski varovalki 2, le da so dimenzijsko prednostno podrejeni dodatni vgradnji varistorja in zato v splošnem nekoliko ožji kar velja na primer za že omenjeni pomični odklopnik 50 v klasični avtomatski varovalki 2 .

V splošnem pa je izvedba avtomatske varovalke z zaščito proti streli za direktni udar strele, kombinirana z prednostnim energetskim plinskim samougasljivim odvodnikom 60, ki je prikazan na Sliki 10. in ki v splošnem vključuje plašč ozemljitve 67, kovinsko ohišje 68 , zunanji kontakt za hitrejši vžig 69, v splošnem vključuje še transformator za visoko vžigno napetost 61, ki transformira hitro rastoči impulz motnje v vnaprej določeno vžigno napetost na dodatni notranji elektrodi plinskega odvodnika, vžigni mali plinski odvodnik 62 in vžigni varistor 63.

Še primernejša izvedba vključuje običajno primerno kombinacijo elementov avtomatske varovalke 2, dveh varistorjev z odklopom in enega ali dveh že omenjenih malih plinskih odvodnikov 62.

Več izpušnih odprtin 66 se v splošnem nahaja ob straneh kombinirane varovalke z zaščito in na dnu, proti klobučni letvi. Pritrditev kombinirane varovalke z zaščito 7,9 prikazanih na Sliki 3 in Sliki 8, v že omenjenem enotnem ohišju 6, na klobučno letev, poteka v splošnem preko podaljšane plastične ali kovinske vzmetne zaskočke.

V delu, ki vključuje avtomatsko klasično varovalko 2, je znižan do take mere višina roba že navedenega oklopa 59 tuljave za elektromagnetni odklop 48, da je možno vgraditi večji enojni varistor 24 v dno že omenjenega ohišja kombinirane varovalke 6. Labirint 30 za vrtinčenje izpuha in ugasnitev in zmanjšanje vrtinčenja plazme, je izveden na primer v opciji s plastičnimi bradavicami 29 postavljenimi v prostoru med dvojnima varistorjem 3,3 ali tudi z bradavicami na zunanjih bočnih stenah 31 naprave kot kažeta Slika 5 in Slika 3 . Kot tretja varianta je možna v splošnem izvedba labirinta 30 kot ožjega kovinskega labirinta 55 za gašenje plazme nad položenim varistorjem 3 kot prikazuje Slika 7.

Da bi se zmanjšal vpliv plazme in hitreje pogasilo plazmo varovalke, se opremi na primer kontaktno polje prednostno z volfram bakreno sintrano kontaktno ploščico , navarjeno na prednostno izveden dolgi zviti kontaktni nosilec 75, in na drugi strani navari na protikontakt 56 iz istega materijala . Prednostno se s toplotno sublimacijo bakra se ob delovanju klasičnega dela varovalke 2 hitro zniža zaradi uporabljene talilne toplote temperatura plazme in le ta hitreje ugasne.

Metaloksidni varistor 3 je lahko na primer grajen večslojno , paralelno , da se v splošnem povečajo njegove odvodna sposobnost in ima možnost serijske dodatne montaže za samougasljivim plinskim odvodnikom , da se dobi skupina odvodnikov in varovalk z združenimi funkcijami odvoda strele in avtomatske varovalke v enotnem ohišju. Izvedba naprave po izumu 9 v splošnem združuje L in/ali II. skupino odvodnikov strele in prenapetosti po IEC standardih ter še funkcijo klasične avtomatske varovalke.V tem primeru je labirint 30 za vrtinčenje izpuha, prirejen iz bradavic 31 na plastičnih delih 73, 74 ohišja 6 in bradavic 29 na dodatni površini varistorjev 3.

Pri preveliki temperaturni spremembi na varistorju 3, ki se zgodi pri preobremenitvi varistoija 3, nad njegovimi odvodnimi sposobnostmi, mora že omenjena vzmet 20 termičnega odklopnika, ki se mu je stopila varnostna spajka 72 na kontaktnem nosu 27, odklopiti. S premikom 36 že omenjene vzmeti 20 termičnega odklopnika v ohišju termičnega odklopnika 10 navedenega varistorja 3, se pomakne sulica 33 prednostno izdelana iz plastičnega materiala proti okencu 34 za zaznamovanje okvare varistorja 3 in sproži v splošnem bližinsko indikacijo okvare ter pomakne zeleno polje traku na rdeče polje 35 v prozornem okencu 34 indikacije okvare varistorskega sklopa kot kaže Slika 3. Možno je še daljinsko javljanje napake 70 varistorskega sklopa, ker kontakt na vzmeti 20 termičnega odklopnika po odklopu varistorja 3 s fazno napetostjo, če je le varovalka 2 vklopljena, s prisotnostjo napetosti javi, da je varistorski del zaščite trajno odklopljen. Indikacija se lahko izvede na primer s priključitvijo oddaljene rdeče LED diode preko ločenega vodnika za javljanje napake in ustreznega upora kot je ta primer prikazan na Sliki 11. Obojestranske kovinske kontaktne plošče 25 na površini že omenjenega večjega varistorja 24 so tanke in preluknjane ter odmaknjene od roba, da ni prebojev preko roba in da se doseže prerazporeditev vršnih napetosti preko čim večje površine varistorja. Izvedba v istem, toda dvojnem novem trovodniškem ohišju sicer kombinirane varovalke in odvodnika za zaščito za enofazno mrežo lahko vsebuje dva paralelo vezana aktivna proizvoda po tem izumu. Odklopnik na vrhu varovalke predstavlja povezavo obeh varovalkah v tandem. Enako velja za trifazne sisteme , ki lahko vključujejo v splošnem po tri ali tudi štiri proizvode po tem izumu.

Ena od priključnih električnih shem 71 za izvedbo z elementi klasične avtomatske varovalke in prenapetostne zaščite 7 je na Sliki 11. Monomodno in diferencialno zaščito proti streli in prenapetostim v ohišju 6 prikazuje shema 70, varistorsko enofazno zaščito v ohišju 6 pa električna shema 72 na Sliki 12.

gornji podrobni opis izuma obsega mnoge specifičnosti, ki pa ne omejujejo širino izuma, ampak le ponazarjajo izvedbe izumljene naprave.

Obseg izuma torej ne določajo opisani primeri ampak patentni zahtevki, ki so dodani v nadaljevanju.

Claims (9)

1. Avtomatska varovalka, ki vključuje tuljavo za elektromagnetni odklop v oklopu s pomičnim odklopnikom v prednostni obliki pomične kotve, bimetalni odklopnik , ročico za odklopno stikalo združena v istem ohišju z varistorjem s termičnim varovanjem označena s tem , da naprava po izumu zagotavlja enako delovanje naprave kot bi avtomatska varovalka in prenapetostna zaščita delovali ločeno.

2. Naprava po zahtevku 1 označena s tem , da je v enotno ohišje vkjučen še omenjeni tropolni samougasljivi plinski odvodnik.

3. Naprava po zahtevku 2 označena s tem , da vključuje v enotno ohišje ojačene priključne sponke za močnostne vodnike.

4. Naprava po zahtevku 2 označena s tem , da vključuje omenjene vrtinčne komore izvedene prednostno s plastičnimi bradavicami ali zoženo večpredalno kletko.

5. Naprava po zahtevku 2 označena s tem

-1010 , da vključuje varistorje tudi večplastne varovane za primere trajnih poškodb z različnimi vrstami termičnih odklopov in daljinsko javljanje napak po posebnem signalnem vodniku.

6. Naprava po zahtevku 2 označena s tem , da so kontaktne površine izvedene s navedenimi sintranimi visoko odpornimi kontakti, ki omogočajo hitrejše gašenje loka plazme.

7. Naprava po zahtevku 2 označena s tem , da avtomatski varovalki sledi varistor in mali plinski odvodnik ali dva plinska odvodnika v paraleli, da s tem ukrepom dosežemo nizko preostalo napetost.

8. Naprava po zahtevku 2 označena s tem , da je uporabljena funkcija avtomatske varovalke in izpuščen termični odklop.

9. Naprava po zahtevku 2 označena s tem , da je naprava po izumu izvedena za trifazne sisteme in trije ali več odklopnikov istočasno odklopi sistem avtomatskih varovalk.