WO2020027703A1 - Предохранительное устройство - Google Patents

Предохранительное устройство Download PDF

Info

Publication number
WO2020027703A1
WO2020027703A1 PCT/RU2019/050122 RU2019050122W WO2020027703A1 WO 2020027703 A1 WO2020027703 A1 WO 2020027703A1 RU 2019050122 W RU2019050122 W RU 2019050122W WO 2020027703 A1 WO2020027703 A1 WO 2020027703A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
hole
spring
cap
sleeve
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/050122
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Алексей Анатольевич ТОКАРЕВ
Иван Павлович ЛАВРОВ
Игорь Николаевич МАРЧЕНКО
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Свердловэлектро-Силовые Трансформаторы" (Ооо "Свэл-Силовые Трансформаторы")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Свердловэлектро-Силовые Трансформаторы" (Ооо "Свэл-Силовые Трансформаторы") filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Свердловэлектро-Силовые Трансформаторы" (Ооо "Свэл-Силовые Трансформаторы")
Publication of WO2020027703A1 publication Critical patent/WO2020027703A1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical engineering and can be used in electrical installations with a voltage class of up to 20 kV to protect a single-phase power or measuring transformer from short circuit in the secondary circuit of the transformer, as well as from overloads in the primary winding of the transformer with a rated protection operation current of 0.3 A.
  • a traditional device for protecting an electric circuit from overvoltage is a fuse, which usually has a cartridge in the form of an insulating tube with contact caps, inside which one or more fusible inserts are mounted, which can be replaced.
  • a trip indicator is placed inside the cartridge, which is pushed out when the fuse blows [PTL: RU152790, H01H 85/055, H01C 7/12, 06/20/2015].
  • Known safety devices based on the use of an electromagnetic release, which further comprise a free trip mechanism.
  • a safety device With a flat housing is known, where the electromagnetic release is a solenoid with a spring-loaded core, which is connected with a movable power contact. Electrically, the coil of the solenoid is connected in series to the power circuit by means of leads coming out of the housing.
  • the mechanism of free uncoupling is made in the form of a system of pivotally-connected levers connecting the on and off buttons of the circuit breaker with a movable contact node.
  • An electromagnetic release contains a magnetic circuit with a magnetizing winding located on the frame, an armature interacting with a moving pusher, which is spring-loaded relative to the magnetic circuit and acts on the rail of the free trip mechanism.
  • the release includes an output terminal and a terminal with which it is electrically connected to the wire of a three-phase electrical circuit.
  • the magnetic circuit of the inductor is made of upper and lower parts.
  • the free trip mechanism is made in the form of a system of pivotally connected levers connecting the on and off buttons of the circuit breaker. The operation is fixed by the extended power button, which corresponds to the de-energized state of the release. [PTL: RU78985, H01H 73/36, 12/10/2008, FIG. 2].
  • the described devices remain operational after operation, but the direct current electromagnetic release, as a result of which there is no selectivity in response to a change in the value of the controlled current.
  • the releases have high speed, which is why they respond to surge overvoltages and even to an accidental short-term increase in current in a controlled circuit. This leads to unreasonable disconnection of the consumer.
  • the free trip mechanism is a system of pivotally connected levers, which complicates it.
  • the reciprocating movement of the movable core of the inductor is converted into rotational movement of the levers.
  • This requires a high induction ability of the trip coil inductance to form the corresponding force of the movable core, which complicates the design of the fixed core of the coil, and, therefore, complicates the entire safety device as a whole.
  • a safety device [PTL: RU2649661, publ. 04/20172018, IPC H02H 9/04, H01H 73/00], comprising a housing in the form of a pipe, closed by contact caps with a cylindrical contact protrusion, an electromagnetic release , trip control unit, free trip mechanism.
  • the trigger indicator is located in the protrusion of the contact cap on the side of the free trip mechanism, made in the form of a spring-loaded rod and protrudes outward when the device is triggered.
  • the electromagnetic release contains a magnetic circuit, an inductor with a magnetic core and an armature.
  • the trip control unit has a self-resetting fuse (thermistor) and a varistor in parallel.
  • the free trip mechanism includes a guide element, a sleeve, disconnecting and damping springs and monofilament.
  • the known device solves the above problems and is convenient in cases where its non-standard installation is required, that is, the usual placement of a safety device on the top of the transformer is impossible or undesirable.
  • the connection of the safety device was carried out by means of its bilateral fixation in the arms of the transformer, which requires additional installation efforts.
  • the location of the operation indicator and cocking mechanism from different sides complicates the maintenance of the safety device in the transformer located in the switchgear cell, reduces the information content of the indication when the device is triggered, and complicates the process of re-bringing the device to working condition.
  • the use of two massive conductive (for example, brass) contact caps leads to an increase in the cost of the device and an increase in its dimensions.
  • the inventive safety device allows you to overcome the disadvantages of the previous design, providing simplicity and reliability during installation and use, increasing the efficiency of the device due to:
  • the inventive safety device comprises a housing in the form of a pipe, the ends of which are closed on both sides, in which are placed:
  • a trip control unit including a self-resettable fuse and a varistor connected in parallel to the coil
  • the end face of the housing is closed with a protrusion contact cap made of conductive material with an axial through hole
  • non-conductive thread preferably monofilament
  • one end of which is intended for rigid connection with the second end of the shock absorber spring
  • the second end of the thread is for fixing it outside the cap (for example, the end of the thread is passed through the fixing sleeve), while the thread is placed in the holes of the pushing cap , bushings of the guiding element, the guide and the anchor, the core, in the hole in the contact cap; during installation, the thread is pulled through these holes with fixation when the springs are compressed in a taut state
  • the device differs from the prototype in the following features.
  • the second end of the housing is closed by a plate with a conductive element (contact), which may have locking protrusions corresponding to the grooves made at the end of the housing and allowing it to be installed without scrolling; the contact is preferably made in the form of a screw, and the plate has a hole for its installation.
  • the device through a conductive element is easily connected to a transformer; the design of the contact in the form of a screw allows you to get a more reliable, simple and convenient connection. Using the plate allows you to abandon the second cap, using a simpler, more compact and in some cases cheap design without compromising the reliability of the device as a whole.
  • the first end of the disconnecting and damping springs is electrically connected to the contact
  • the second end of the damping spring is mounted on the pushing cap, which allows you to close the circuit when cocking the device and thus include an electromagnetic release.
  • the contact cap on the other end of the housing can be inserted into the end of the housing due to its smaller diameter, fixed by a ring and seal in the form of a washer. So the dimensions of the device can be reduced, and the cap is securely fixed to the end of the housing.
  • the trigger indicator has an internal longitudinal through axial hole. Its movement is due to the impact of the pushing tube located on the thread, which moves to the pointer when the sleeve is hooked in the anchor hole. That is, to inform the consumer about the state of the device, the sleeve of the guide element is mechanically connected by means of a pushing tube to the trigger indicator so that if it snaps into the armature hole, the end of the trigger pointer is fixed outside the device.
  • the operation indicator itself is located on the side of the release, that is, the indicator and cocking device are accessible from one side of the safety device, which greatly simplifies the process of its maintenance and increases the efficiency of the indication.
  • the pointer can be moved due to the fact that the diameter of its inner hole in one of the sections is less than the diameter of the pushing tube.
  • the pointer may have a head with a diameter greater than the diameter of the adjacent portion of the hole in the cap, which allows you to fix its position when cocking the device.
  • the position of the pointer when triggered can be fixed located at the outlet of the cap retaining ring. In this way, only a predetermined distance (a fixed amount) can move the pointer.
  • the pointer is spring-loaded in the protrusion of the cap, and the cavity for the location of the spring can be formed by reducing the diameter of one of the sections of the pointer.
  • the guide plate of the release can be implemented as a stepped washer with a groove in a lower stage for the location of the armature; an o-ring may be installed between the housing and the guide plate.
  • control unit of the release contains at least one varistor, which is sufficient for the stable operation of the device. It is preferable to use two varistors in the circuit, which increases the sensitivity of the device, providing more reliable protection against overvoltage, while not structurally complicating it.
  • the control unit is preferably assembled on a circuit board (preferably bilateral) with the possibility of ensuring electrical contact of the respective terminals of the inductor with the magnetic circuit and the contact cap; the control unit contains a quick-clamp terminal.
  • the board is pressed with a conductive layer to the magnetic circuit with a contact cap located on the end of the case.
  • the main difference between the claimed device from the prototype is the location of the operation indicator and the cocking mechanism of the device on the one hand, which causes changes in the location and configuration of some other nodes of the safety device.
  • the design of the contact part of the device is simplified by using a plate with a contact, which allows you to simply and reliably install a safety device, for example, in a transformer compartment specially designed for this purpose.
  • trip control unit mounted on a double-sided circuit board.
  • the safety device contains (see Fig. 1) a housing 1 in the form of a pipe made of insulating material, as well as a free trip mechanism 2 and an electromagnetic release 3 with a trip unit 4 and a trip indicator 5 located at its opposite ends.
  • Cap 6 contains a contact protrusion (preferably of a cylindrical shape) coaxially with the axial line of the housing 1, which facilitates mounting of the safety device for account for the exclusion of connecting installation work.
  • the cap 6 may have a diameter smaller than the diameter of the housing 1, which allows for insertion into the end of the housing 1 for fixing.
  • the housing 1 is closed by a plate 7 with a conductive element 8 (contact 8), providing an electrical connection between the springs and the contact element of the transformer into which the safety device is installed.
  • a conductive element 8 contact 8
  • the contact is made in the form of a screw 8, and the plate 7 has an opening for its installation; screw 8 also holds the device springs.
  • screw 8 also holds the device springs.
  • the plate 7, may have locking protrusions at the edges for mounting them in grooves made at the end of the housing 1 and corresponding to the protrusions of the plate 7; This design allows you to fix the plate 7 on the housing 1 without scrolling.
  • the electromagnetic release 3 comprises a magnetic circuit 9, an inductor 10 with a magnetic core 11, an armature 12 spring-loaded relative to the magnetic circuit 9, which is located in the guide 13.
  • the magnetic circuit 9 is made in the form of a ring, is inserted with force into the housing 1 of the device and tightly surrounds the inductor 10 with a fixed core 11, in which a through axial hole is made, coaxial with the axis of the housing 1.
  • This configuration of the magnetic circuit 9 allows for its compact placement, as well as the performance of the electromagnetic system with the optimal value of electromagnetic induction.
  • a guide 13 made of non-magnetic conductive material, as well as a spring-loaded armature 12 with the possibility of reciprocating movement in the direction perpendicular to the center line of the core 11 of the coil 10.
  • the guide 13 holds the armature 12, limits its movement and provides movement in a given direction.
  • the guide 13 is a stepped washer.
  • the cross section of the smaller step diameter of the washer 13 corresponds to the inner hole of the magnetic circuit 9, and the cross section of the larger step of the washer 13 corresponds to the sectional shape of the housing 1.
  • a hole 14 is made coaxially to the axis of the housing 1 for passage of the sleeve 15 to the anchor 12 for engagement (see Fig. 2 )
  • An anchor 12 is provided with a through hole 16, the axis of which is parallel to the axis of the housing 1. Under the action of the expanded spring 17, the anchor 12 occupies the initial position at which the axial line of the hole 16 made in it is at a distance from the axial line of the housing 1 passing through the hole 14 and is shifted to the side from the spring 17 of the anchor 12.
  • the through hole 16 of the anchor 12 is made with the possibility of fixing (hooking) of the sleeve 15 connected to the disconnecting spring 18 of the free release mechanism 2.
  • the elasticity of the spring 17 of the armature 12 allows free movement of the armature 12 in the direction of the magnetic circuit 9 under the action of the sleeve 15 entering its opening 16 (in the absence of the breaking effect of the electromagnetic induction of the coil 10 on the armature 12).
  • fixation (hooking) of the sleeve 15 can be provided by the location inside the through hole 16 in the armature 12 from the side of the spring 17 parallel to the walls of the stepped recess 19 (step 19), the base of which is facing the inside of the housing 1 (see Fig. 1, Fig. 2).
  • the release control unit 4 serves to exclude the possibility of an unreasonable shutdown of the consumer (see Fig. 3.4) and contains a parallel-resettable fuse 20 and one or more series-connected varistors 21, to which the inductance coil 10 is connected in parallel with the first and second terminals.
  • the first terminal is electrically connected to the magnetic circuit 9, and the second to the cap 6. So the control unit 4 together with the inductor 10 is connected in series to the protected circuit.
  • the connection of the fuse 20 and the varistor (s) 21 with the coil 10 is parallel, the current through the coil 10 of the release 3 depends on the value of their resistance.
  • varistors 21 allow you to increase the resistance of the safety device to surge voltage. It is preferable to use two varistors 21, which is known to reduce the operating voltage by half compared to using one varistor 21. As a result, the device with two varistors 21 is more sensitive to voltage and provides more reliable protection against overvoltage. The use of more than two varistors 21 also allows you to accordingly increase the durability of the device, but leads to a complication of its design.
  • the node 4 is preferably assembled on a circuit board with the possibility of providing electrical contact of the corresponding terminals of the inductor 10 with the magnetic circuit 9 and the cap 6, preferably on a double-sided circuit board 22 and contains a quick clamp terminal 23.
  • the shape of the circuit board 22 takes into account the geometric shape of the housing 1 and the magnetic circuit 9, which ensures the possibility of fixing it in the housing 1.
  • the double-sided board 22 is provided with a lower and an upper perimeter-boring conductive layer.
  • the lower layer is pressed against the magnetic circuit 9 of the inductance coil 10 by a cap 6, mounted on the side of the trip unit 3, and the upper bordering perimeter conducting layer is pressed against the inner surface of the cap 6.
  • the terminals of the inductance coil 10 are connected via a quick clamp terminal 23 to the lower and upper conductive surface of the circuit board 22 respectively.
  • the conclusions of the coil 10 may have an insulating tube 24 of soft polymer.
  • the free trip mechanism 2 comprises a guide element 25, a sleeve 15, a disengaging spring 18, a damping spring 26, a pushing cap 27, a thread 28.
  • the guide element 25 is inserted into the housing 1 coaxially freely with the possibility of reciprocating movement and has a cross section corresponding to the cross section of the housing 1. This makes it possible for the guide element 25 to perform its main function - maintaining the direction of movement.
  • a sleeve 15 protrudes from the guide element 25 from the side facing the release 3, fixed therein fixedly and coaxially, made of conductive material.
  • the protruding end of the sleeve 15 is made with the possibility of engagement (preferably in the form of a fungus) in the through hole 16 of the armature 12, which is respectively made with the possibility of its fixation.
  • the sleeve 15 is mechanically connected by means of a pushing tube 29 to the trigger indicator 5 so that in the case of a hook, the corresponding end of the trigger pointer 5 is fixed outside the device.
  • a conductive breaking spring 18 is placed, inside which a shock absorption spring 26 is coaxially freely placed.
  • the first end of the breaking spring 18 is electrically connected to pin 8, as well as the first end of the shock spring 26.
  • the second end of the breaking spring 18 is fixed to the sleeve 15.
  • the second end of the damping spring 26 is placed on the pushing cap 27 located inside the guide element 25.
  • a non-conductive thread 28 is drawn in the cap 6, preferably monofilament, for example, in the form of a fishing line.
  • One end of the thread 28 is connected to the second end of the damping spring 26, and the other is fixed externally on the cap 6 and is used to cock the device. While the thread 28 is fixed in tension when the springs are compressed. This ensures the kinematic connection of the pointer 5, the damping spring 26, the guide element 25 and the thread 28, which makes it possible to simultaneously move them under the influence of muscular force exerted on the thread 28.
  • the guiding element 25 is made in the form of a cup with a circular cross-section that faces the bottom towards the release 3, while the sleeve 15 is fixed coaxially and motionlessly in the bottom of the cup, protruding from it. So the cup simultaneously performs the function of the body of the free trip mechanism 2 and the guide element 25.
  • a conductive disconnecting spring 18 is placed inside the cup, inside of which a shock-absorbing spring 26 is coaxially placed. The second end of the disconnecting spring 18 is fixed from the inside of the cup to the sleeve 15, and the second the end of the damping spring 26 is connected to the second end of the monofilament 28, stretched through the sleeve 15.
  • These connections of the second ends of the springs 18 and 26 provide a kinematic connection with the glass, which also ensures the operability of the device.
  • the actuation pointer 5 is made in the form of a rod with an internal longitudinal axial through hole and is placed coaxially in the protrusion of the cap 6 in its axial hole so that it can exit due to reciprocating movement by a fixed amount when moving the pushing tube 29 placed on the thread 28 between sleeve 15 and pointer 5.
  • Pointer 5 can be made stepwise.
  • the pointer 5 has a head located on the inner side of the cap 6, the diameter of which corresponds to the diameter of the opening of the cap 6 on its inner side.
  • the diameter of the head must exceed the diameter of the adjacent (with the rod head) portion of the hole in the cap 1. The movement of the pointer 5 when triggered can be limited by a lock ring.
  • the pointer 5 can be spring-loaded relative to the cap 6, which guarantees the return of the pointer 5, if this did not happen in the normal mode.
  • a cavity is formed in the cap 6.
  • the inner hole of the pointer 5 can also be made stepped. In this case, the movement of the pointer 5 can be carried out by reducing the diameter of the inner hole of the pointer 5, thereby creating an emphasis for the pushing tube 5.
  • the pushing tube 29 is made of solid polymer with a hole diameter that allows it to be worn on the thread 28 and is long enough so that when the sleeve 15 is exposed to it when the device is cocked, the tube 29 moves, entraining the pointer 5.
  • the movement of the operation indicator 5 is carried out due to the fact that its second end is mechanically connected to the sleeve 15 and the breaking spring 18 and is made depending on the state of the spring (compressed, unclenched), depending on the state of the safety device (discontinuous or conductive, respectively).
  • the position of the pointer 5 will correspond to the state of the safety device and inform the consumer about it.
  • the claimed safety device is assembled as follows.
  • the free trip mechanism 2 is started inside the housing 1 and fixed by the ring 31 so that the shaft of the screw 8 is facing outward of the safety device.
  • the thread 28 is removed from the opposite end of the housing 1. Further assembly is carried out by passing thread 28 through the installed elements.
  • the trip unit 3 is assembled.
  • An anchor 12, a spring 17 are installed in the guide washer 13, and a magnetic circuit 9 is placed on top.
  • a coil 10 with a core 11 is inserted into the magnetic circuit 9.
  • a mounting plate 22 is placed in the housing and fixed to the core 11 of the coil 10 by means of stops ( Fig. not shown), connect the findings of the coil 10 with the node 4 control trip.
  • the cap 6 is fixed by a ring 33 and is protected from opening by a seal 34, on which a trademark of the manufacturer can be applied.
  • the thread 28 is brought into a taut state, for which they are pulled until the springs 18 and 26 feel light resistance.
  • the free end of the thread 28 is fixed in any way, for example, it is passed through the fixing sleeve 35 and terminated with a knot.
  • the device operates as follows.
  • the sleeve 15 of the free trip mechanism 2 is located at a distance from the armature 12 corresponding to the length of the thread 28.
  • the operation indicator 5 is hidden inside the cap 6 (see Fig. 1).
  • the thread 28 is pulled from the device body 1 by the end fixed outside the cap 6.
  • the guide element 25, together with the springs 18 and 26, begins to move towards the release 3.
  • the sleeve 15 enters through the hole 14 of the guide 13 into the hole 16 of the armature 12 and is installed in the hole 16, for example, on the step 19 made therein.
  • the thread 28 is pulled until a sound signal is obtained — a click that is formed as a result of the sleeve 15 getting into the hole 16 of the armature 12.
  • the spring 17 of the armature 12 and the armature 12 are set to their original state, in which the center line of the hole 16 is at a distance from passing through the hole 14 of the axial line of the housing 1 and is shifted away from the spring 17 of the armature 12, which prevents the sleeve 15 from slipping out of the hole 16 in the armature 12 (see figure 2).
  • a conductive breaking spring 18 connected to the sleeve 15 and connected electrically to the cap 6 closes the electrical circuit between the cap 6 and the screw 8 inside the safety device.
  • the electromagnetic release 3 is included in the electrical circuit.
  • the operation indicator 5 protrudes outside the cap 6 by a predetermined distance.
  • Thread 28 is released, and it returns to its initial tensioned state. Since the second end of the cushioning spring 26 is connected to the thread 28, after the hook is engaged, when the muscular force on the thread 28 is stopped, the spring 26 returns to its original state due to the action of the tensioned thread 28, entraining the second end of the thread 28. The thread 28 also returns in the initial tensioned state with the compressed springs 18 and 26, fixing the position of the damping spring 26 in the housing 1. As a result, when the hook opens, the damping spring 26 takes on the impact of the guide element 25 ( bottom of the glass).
  • a current begins to flow through the device.
  • the fuse 20 does not have time to change its resistance to a discontinuous state during the existence of the pulse and remains in a conducting state.
  • the resistance of one or several varistors is significantly reduced (damping of overvoltage pulses by a varistor).
  • the electric mode of the inductor 10 does not change, and the release 3 does not work.
  • the current in the controlled circuit increases sharply, heating the fuse polymer 20.
  • the fuse 20 is activated and it switches from a conducting state to a breaking state.
  • the resistance of the varistor 21 is much higher than the resistance of the inductor 10 (varistor 21 is closed). In this case, all the current passes through the emergency circuit - electromagnetic release 3.
  • the armature 12 compresses its spring 17 and moves toward the center line of the housing 1, while shifting the hole 16 made therein.
  • the sleeve 15 slides off the step 19 and opens the electrical contact with the release 3.
  • the sleeve 15 is "shot" 15.
  • the pushing the tube 29 and the actuation indicator 5 under the action of the spring 18 are displaced into the device by a fixed amount, as a result of which the actuation indicator 5 in the cap 6 is hidden, signaling the fuse device.
  • the return of the pointer 5 occurs under the action of the spring 30.
  • the claimed invention not only protects the consumer from overvoltage, but also creates a compact, simple, convenient and reliable safety device in installation and operation.
  • the device is easy to install and reliably connects to the transformer contact.
  • the operation indicator and the cocking mechanism of the inventive safety device are on the one hand, which greatly facilitates access to it to bring the device into working condition and to obtain information about its operation.

Landscapes

  • Breakers (AREA)

Abstract

Изобретение используется для защиты трансформатора от короткого замыкания, перегрузок. Упрощает установку и эксплуатацию, повышает информативность индикации, снижает габариты. Содержит корпус, с одной стороны закрытый контактным колпачком, с другой – пластиной с проводящим элементом. Внутри размещен электромагнитный расцепитель с магнитопроводом, катушкой, подпружиненным якорем, направляющей. Якорь при разжатой пружине занимает смещенное от осевой линии корпуса положение, перемещается перпендикулярно этой оси. Узел управления расцепителем включает предохранители и варистор. Напротив расцепителя расположен механизм свободного расцепления, включающий направляющий элемент со втулкой, отключающей и амортизационной пружинами. Внутри протянута нить, один конец которой соединен с амортизационной пружиной, второй зафиксирован снаружи колпачка. В колпачке установлен указатель срабатывания. Толкающая трубка, перемещаемая при зацепе в якоре втулкой, выталкивает указатель.

Description

Предохранительное устройство
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроустановках с классом напряжения до 20 кВ для защиты однофазного силового или измерительного трансформатора от короткого замыкания в цепи вторичной обмотки трансформатора, а также от перегрузок в первичной обмотке трансформатора при номинальном токе срабатывания защиты от 0,3 А.
Традиционным устройством защиты электрической цепи от перенапряжения является плавкий предохранитель, который обычно имеет патрон в виде изоляционной трубки с контактными колпачками, внутри которого помещены одна или несколько плавких вставок, закрепленные с возможностью замены. Внутри патрона помещен указатель срабатывания, который выталкивается наружу при срабатывании предохранителя [PTL:RU152790, H01H 85/055, H01C 7/12, 20.06.2015].
В предохранителях с плавкой вставкой из-за наличия реакции на импульсные перенапряжения возможно частичное разрушение легкоплавкого проводника, при котором расплавленные остатки легкоплавкого проводника и окружающий его заполнитель приводят к сохранению проводящего соединения с сопротивлением в несколько кОм. Это, в случае нового перенапряжения, может привести к существенным повреждениям и по причине неисправной защиты от перенапряжения подвергает опасности потребителя [PTL:RU2407127, H02H 9/04, H01H 85/30, 20.07.2010].
Известны предохранительные устройства, основанные на использовании электромагнитного расцепителя, которые содержат дополнительно механизм свободного расцепления. Например, известно такое предохранительное устройство (см. там же) с плоским корпусом, где электромагнитный расцепитель представляет собой соленоид с подпружиненным сердечником, который связан с подвижным силовым контактом. Электрически катушка соленоида подключается последовательно в силовую цепь посредством выводов, выходящих наружу из корпуса. Механизм свободного расцепления выполнен в виде системы шарнирно-связанных рычагов, соединяющих кнопки включения и отключения выключателя с подвижным контактным узлом.
Близким к предлагаемому устройству является предохранительное устройство, содержащее размещённые в плоском корпусе электромагнитный расцепитель тока прямого действия и механизм свободного расцепления. Электромагнитный расцепитель содержит магнитопровод с намагничивающей обмоткой, расположенной на каркасе, якорь, взаимодействующий с перемещающимся толкателем, который подпружинен относительно магнитопровода и воздействует на рейку механизма свободного расцепления. Расцепитель содержит выводной зажим и клемму, с помощью которых он электрически соединен с проводом трехфазной электрической цепи. Магнитопровод катушки индуктивности выполнен из верхней и нижней частей. Механизм свободного расцепления выполнен в виде системы шарнирно связанных рычагов, соединяющих кнопки включения и отключения выключателя. Срабатывание фиксируют по выдвинутой кнопке включения, что соответствует обесточенному состоянию расцепителя. [PTL:RU78985, H01H 73/36, 10.12.2008, фиг.2].
Описанные устройства сохраняют работоспособность после срабатывания, но электромагнитный расцепитель тока прямого действия, в результате чего отсутствует избирательность при реакции на изменение значения контролируемого тока. Расцепители обладают высоким быстродействием, из-за чего реагируют на импульсные перенапряжения и даже на случайное кратковременное увеличение тока в контролируемой цепи. Это приводит к необоснованному отключению потребителя.
Использование в известных предохранительных устройствах в качестве указателя срабатывания кнопки для включения в выдвинутом состоянии не является достоверно информативным, что не исключает возможности повторного включения предохранительного устройства и создания аварийной ситуации. В результате снижается безопасность выявленных известных предохранительных устройств для потребителя.
В известных предохранительных устройствах механизм свободного расцепления представляет собой систему шарнирно связанных рычагов, что его усложняет. Кроме того, для приведения в действие системы шарнирно связанных рычагов, возвратно-поступательное перемещение подвижного сердечника катушки индуктивности преобразуют во вращательное движение рычагов. Это требует высокой индукционной способности катушки индуктивности расцепителя для формирования соответствующего усилия подвижного сердечника, что усложняет конструкцию неподвижного сердечника катушки, а, следовательно, усложняет всё предохранительное устройство в целом.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является предохранительное устройство [PTL:RU2649661, опубл.05.04.2018, МПК H02H 9/04, H01H 73/00], содержащее корпус в виде трубы, закрытый контактными колпачками с цилиндрическим контактным выступом, электромагнитных расцепитель, узел управления расцепителем, механизм свободного расцепления. Указатель срабатывания расположен в выступе контактного колпачка со стороны механизма свободного расцепления, выполнен в виде подпружиненного стержня и выступает наружу при срабатывании устройства. Электромагнитный расцепитель содержит магнитопровод, катушку индуктивности с магнитным сердечником и якорем. Узел управления расцепителем имеет параллельно соединенные самовосстанавливающийся предохранитель (термистор) и варистор. Механизм свободного расцепления содержит направляющий элемент, втулку, отключающую и амортизационную пружины и мононить.
Известное устройство решает указанные выше проблемы и удобно в случаях, когда требуется его нестандартная установка, то есть невозможно или нежелательно обычное размещение предохранительного устройства на верхней части трансформатора. Однако при эксплуатации наблюдаются некоторые недостатки. В частности, подключение предохранительного устройства осуществлялось путем его двухсторонней фиксации в кронштейнах трансформатора, что требует дополнительных усилий по монтажу. Кроме того, расположение указателя срабатывания и механизма взведения с разных сторон усложняет обслуживание предохранительного устройства в трансформаторе, расположенном в ячейке распределительного устройства, снижает информативность индикации при срабатывании устройства и усложняет процесс повторного приведения устройства в рабочее состояние. Использование двух массивных проводящих (например, латунных) контактных колпачков ведет к удорожанию устройства и увеличению его габаритов.
Заявляемое предохранительное устройство позволяет преодолеть недостатки предшествующей конструкции, обеспечивая простоту и надежность в процессе установки и использования, повышая эффективность устройства за счет:
упрощения процесса подключения устройства к трансформатору для использования,
упрощения процесса эксплуатации (приведения в рабочее состояние) при одновременном повышении информативности индикации о срабатывании устройства,
снижения габаритов устройства и его стоимости при использовании только одного токопроводящего колпачка, уменьшения диаметра участка корпуса.
Заявляемое предохранительное устройство содержит корпус в виде трубы, торцы которой закрыты с двух сторон, в котором размещены:
электромагнитный расцепитель, содержащий
  • магнитопровод в виде кольца, по периметру охватывающий катушку с неподвижным сердечником, в котором выполнено сквозное отверстие,
  • якорь со сквозным отверстием для фиксации втулки и с возможностью возвратно-поступательного движения перпендикулярно осевой линии сердечника, подпружиненный относительно магнитопровода так, что под действием разжатой пружины занимает положение, при котором осевая линия отверстия в нем находится на расстоянии от проходящей через отверстие осевой линии корпуса и выдвинута в сторону от пружины якоря, причем отверстие якоря выполнено с возможностью фиксации втулки направляющего элемента при его попадании в отверстие, например, за счет выполненной внутри отверстия со стороны пружины ступенчатой выемки,
  • а также направляющую пластину с отверстием в центре, размещенную на торце катушки и удерживающую якорь;
узел управления расцепителем, включающий параллельно соединенные самовосстанавливающийся предохранитель и варистор, подключенные к катушке,
расположенный в противоположном от расцепителя конце корпуса механизм свободного расцепления, содержащий
  • направляющий элемент, например, в виде стакана, обращенного дном в сторону расцепителя, с размещенным внутри толкающим колпачком и сечением, соответствующим сечению корпуса, вставленный в корпус с возможностью возвратно-поступательного движения,
  • из направляющего элемента выступает втулка, выполненная с возможностью зацепа в отверстии якоря, при исполнении направляющего в виде стакана втулка устанавливается на его дне,
  • в направляющем элементе установлены отключающая пружина и свободно размещенная в ней амортизационная пружина, второй конец которой закреплен на втулке,
причем со стороны расцепителя торец корпуса закрыт имеющим выступ контактным колпачком, выполненным из токопроводящего материала, с осевым сквозным отверстием
указатель срабатывания в виде стержня, размещенный в контактном колпачке с возможностью выхода наружу на фиксированную величину за счет возвратно-поступательного движения;
непроводящая нить (предпочтительно – мононить), один конец которой предназначен для жесткого соединения со вторым концом амортизационной пружины, а второй конец нити – для фиксации ее снаружи колпачка (например, конец нити пропущен через фиксирующую втулку), при этом нить размещается в отверстиях толкающего колпачка, втулки направляющего элемента, направляющей и якоря, сердечника, в отверстии в контактном колпачке; при установке нить протягивают через указанные отверстия с фиксацией при сжатых пружинах в натянутом состоянии,
От прототипа устройство отличается следующими признаками.
Второй торец корпуса закрыт пластиной с проводящим элементом (контактом), которая может иметь фиксирующие выступы, соответствующие выполненным на торце корпуса пазам и позволяющие установить ее без прокручивания; контакт предпочтительно выполнен в виде винта, а пластина имеет отверстие для его установки. Устройство через проводящий элемент легко соединяется с трансформатором; исполнение контакта в виде винта позволяет получить более надежное, простое и удобное соединение. Использование пластины позволяет отказаться от второго колпачка, используя более простую, компактную и в некоторых случаях дешевую конструкцию без ущерба для надежности устройства в целом.
Причем первый конец отключающей и амортизационной пружин электрически соединен с контактом, второй конец амортизационной пружины закреплен на толкающем колпачке, что позволяет замкнуть цепь при взведении устройства и таким образом включить в нее электромагнитный расцепитель.
Контактный колпачок на другом торце корпуса может быть вставлен в торец корпуса за счет своего меньшего диаметра, зафиксирован кольцом и пломбой в виде шайбы. Так габариты устройства могут быть уменьшены, а колпачок надежно зафиксирован на торце корпуса.
Указатель срабатывания имеет внутреннее продольное сквозное осевое отверстие. Его движение осуществляется за счет воздействия расположенной на нити толкающей трубки, перемещаемой к указателю при зацепе втулки в отверстии якоря. То есть для информирования потребителя о состоянии устройства втулка направляющего элемента механически связана посредством толкающей трубки с указателем срабатывания так, что в случае ее зацепа в отверстии якоря, конец указателя срабатывания фиксируется снаружи устройства. При этом сам указатель срабатывания размещен со стороны расцепителя, то есть указатель и взводящее устройство доступны с одной стороны предохранительного устройства, что значительно упрощает процесс его обслуживания и повышает эффективность индикации.
Перемещение указателя может осуществляться за счет того, что диаметр его внутреннего отверстия на одном из участков выполнен менее диаметра толкающей трубки. Указатель может иметь головку с диаметром, превышающим диаметр смежного с ней участка отверстия в колпачке, что позволяет фиксировать его положение при взведении устройства. Положение указателя при срабатывании может фиксироваться расположенным на выходе из колпачка стопорным кольцом. Таким образом может быть достигнуто перемещение указателя только на заранее определенное расстояние (на фиксированную величину). Предпочтительно указатель подпружинен в выступе колпачка, причем полость для расположения пружины может быть образована уменьшением диаметра одного из участков указателя.
Направляющая пластина расцепителя может быть реализована в виде ступенчатой шайбы с пазом в меньшей ступени для расположения якоря; между корпусом и направляющей пластиной может быть установлено уплотнительное кольцо.
Причем узел управления расцепителем содержит по крайней мере один варистор, чего достаточно для стабильной работы устройства. Предпочтительным является использование в цепи двух варисторов, что повышает чувствительность устройства, обеспечивая более надежную защиту от перенапряжений, при этом конструктивно не усложняет его.
Узел управления предпочтительно собран на монтажной плате (желательно – двусторонней) с возможностью обеспечения электрического контакта соответствующих выводов катушки индуктивности с магнитопроводом и контактным колпачком; узел управления содержит быстрозажимную клемму. Для обеспечения контакта плата проводящим слоем прижимается к магнитопроводу контактным колпачком, размещенным на торце корпуса.
Таким образом, основным отличием заявляемого устройства от прототипа является расположение индикатора срабатывания и механизма взведения устройства с одной стороны, чем обусловлены изменения в расположении и конфигурации некоторых других узлов предохранительного устройства. Упрощена конструкция контактной части устройства за счет использования пластины с контактом, что позволяет просто и надежно установить предохранительное устройство, например, в специально предназначенный для этого отсек трансформатора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено предпочтительное исполнение устройства, в частности:
Фигура.1
общий вид устройства в исходном состоянии, вертикальный разрез.
Фигура.2
общий вид устройства, рабочее состояние, вертикальный разрез.
Фигура.3
узел управления расцепителем, смонтированный на двусторонней монтажной плате.
Фигура.4
узел управления расцепителем, смонтированный на двусторонней монтажной плате, вид сбоку.
Для подтверждения возможности реализации изобретением своего назначения и достижения заявленных технических результатов рассмотрим вариант исполнения предохранительного устройства.
Предохранительное устройство содержит (см. фиг.1) корпус 1 в виде трубы из изоляционного материала, а также размещенные в его противоположных концах механизм 2 свободного расцепления и электромагнитный расцепитель 3 с узлом 4 управления расцепителем и указателем 5 срабатывания.
Торец корпуса 1 с одной стороны закрыт жестко закрепленным контактным колпачком 6, выполненным из токопроводящего материала, с осевым сквозным отверстием соосно с осью корпуса 1. Колпачок 6 содержит контактный выступ (предпочтительно – цилиндрической формы) соосно осевой линии корпуса 1, облегчающий монтаж предохранительного устройства за счет исключения присоединительных монтажных работ. Колпачок 6 может иметь диаметр меньший, чем диаметр корпуса 1, что позволяет для вставлять его в торец корпуса 1 для фиксации.
С другой стороны корпус 1 закрыт пластиной 7 с проводящим элементом 8 (контактом 8), обеспечивающим электрическое соединение между пружинами и контактным элементом трансформатора, в который устанавливают предохранительное устройство. Таким образом, достигается упрощение исполнения контактной части устройства, что упрощает его установку и замену, обеспечивает надежное соединение.
Предпочтительно, контакт выполнен в виде винта 8, а пластина 7 имеет отверстие для его установки; винт 8 кроме того удерживает пружины устройства. Так достигается надежное и простое в исполнении крепление частей устройства, и исполнение его контактное части. Пластина 7 в свою очередь может иметь фиксирующие выступы по краям для установки их в пазы, выполненные на торце корпуса 1 и соответствующие выступам пластины 7; такое исполнение позволяет зафиксировать пластину 7 на корпусе 1 без ее прокручивания.
Электромагнитный расцепитель 3 содержит магнитопровод 9, катушку 10 индуктивности с магнитным сердечником 11, подпружиненный относительно магнитопровода 9 якорь 12, размещенный в направляющей 13.
Магнитопровод 9 выполнен в виде кольца, с усилием вставлен в корпус 1 устройства и плотно по периметру охватывает катушку 10 индуктивности с неподвижным сердечником 11, в котором выполнено сквозное осевое отверстие, соосное с осью корпуса 1. Такая конфигурация магнитопровода 9 позволяет обеспечить его компактное размещение, а также работоспособность электромагнитной системы с оптимальным значением электромагнитной индукции.
На торце катушки 10 обращённом внутрь корпуса 1 размещена направляющая 13 из немагнитного проводящего материала, а также подпружиненный якорь 12 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении, перпендикулярном осевой линии сердечника 11 катушки 10. Направляющая 13 удерживает якорь 12, ограничивает его перемещение и обеспечивает движение в заданном направлении.
Предпочтительно направляющая 13 представляет собой ступенчатую шайбу. Сечение меньшей по диаметру ступени шайбы 13 соответствует внутреннему отверстию магнитопровода 9, а сечение большей ступени шайбы 13 соответствует форме сечения корпуса 1. В шайбе 13 выполнено отверстие 14 соосно оси корпуса 1 для прохождения втулки 15 к якорю 12 для зацепа (см. фиг.2). Со стороны меньшей ступени шайбы 13 обращенной в сторону сердечника 11 расположен паз по форме якоря 12 с глубиной, обеспечивающей свободное возвратно-поступательное перемещение якоря 12 в направлении, перпендикулярном осевой линии сердечника катушки 10.
В якоре 12 выполнено сквозное отверстие 16, ось которого параллельна оси корпуса 1. Под действием разжатой пружины 17 якорь 12 занимает исходное положение, при котором осевая линия выполненного в нём отверстия 16 находится на расстоянии от проходящей через отверстие 14 осевой линии корпуса 1 и сдвинута в сторону от пружины 17 якоря 12. При этом сквозное отверстие 16 якоря 12 выполнено с возможностью фиксации (зацепа) втулки 15, соединённой с отключающей пружиной 18 механизма 2 свободного расцепления.
Упругость пружины 17 якоря 12 обеспечивает возможность свободного перемещения якоря 12 в сторону магнитопровода 9 под действием входящей в его отверстие 16 втулки 15 (при отсутствии на якорь 12 размыкающего воздействия электромагнитной индукции катушки 10).
Возможность фиксации (зацепа) втулки 15 может быть обеспечена расположением внутри сквозного отверстия 16 в якоре 12 со стороны пружины 17 параллельно стенкам ступенчатой выемки 19 (ступеньки 19), основание которой обращено внутрь корпуса 1 (см. фиг. 1, фиг. 2).
Узел 4 управления расцепителем служит для исключения возможности необоснованного отключения потребителя (см. фиг. 3,4) и содержит параллельно соединённые самовосстанавливающийся предохранитель 20 и один или несколько последовательно подключенных варисторов 21, к которым первым и вторым выводами параллельно подключена катушка 10 индуктивности. При этом первый вывод электрически соединён с магнитопроводом 9, а второй - с колпачком 6. Так узел 4 управления вместе с катушкой 10 индуктивности включен в защищаемую цепь последовательно. При этом, поскольку соединение предохранителя 20 и варистора(ов) 21 с катушкой 10 параллельное, то ток через катушку 10 расцепителя 3 зависит от величины их сопротивления.
Увеличение числа варисторов 21 позволяет увеличить стойкость предохранительного устройства к импульсным перенапряжениям. Предпочтительно использование двух варисторов 21, что как известно позволяет снизить напряжение срабатывания в два раза по сравнению с использованием одного варистора 21. В результате устройство с двумя варисторами 21 чувствительнее по напряжению и обеспечивает более надежную защиту от перенапряжений. Использование более двух варисторов 21 также позволяет соответственно увеличить стойкость устройства, но ведет к усложнению его конструкции.
Узел 4 собран предпочтительно на монтажной плате с возможностью обеспечения электрического контакта соответствующих выводов катушки 10 индуктивности с магнитопроводом 9 и колпачком 6, желательно на двусторонней монтажной плате 22 и содержит быстрозажимную клемму 23. Форма платы 22 учитывает геометрическую форму корпуса 1 и магнитопровода 9, что обеспечивает возможность ее закрепления в корпусе 1.
Электрический контакт может обеспечиваться благодаря тому, что двусторонняя плата 22 снабжена нижним и верхним окаймляющим по периметру проводящим слоем. Нижним слоем она прижата к магнитопроводу 9 катушки 10 индуктивности колпачком 6, закреплённым со стороны расцепителя 3, а верхним окаймляющим по периметру проводящим слоем прижата к внутренней поверхности колпачка 6. Выводы катушки 10 индуктивности соединены через быстрозажимную клемму 23 на нижнюю и верхнюю проводящую поверхность монтажной платы 22 соответственно. Выводы катушки 10 могут иметь изолирующую трубку 24 из мягкого полимера.
Механизм 2 свободного расцепления содержит направляющий элемент 25, втулку 15, отключающую пружину 18, амортизационную пружину 26, толкающий колпачок 27, нить 28.
Направляющий элемент 25 вставлен в корпус 1 соосно свободно с возможностью возвратно-поступательного перемещения и имеет поперечное сечение, соответствующее сечению корпуса 1. Это обеспечивает возможность выполнения направляющим элементом 25 своей основной функции – поддержания направления перемещения.
Из направляющего элемента 25 со стороны, обращённой к расцепителю 3, выступает втулка 15, закреплённая в нём неподвижно и соосно, выполненная из токопроводящего материала. Выступающий конец втулки 15 выполнен с возможностью зацепа (предпочтительно в форме грибка) в сквозном отверстии 16 якоря 12, которое соответственно выполнено с возможностью ее фиксации. Втулка 15 механически связана посредством толкающей трубки 29 с указателем 5 срабатывания таким образом, что в случае зацепа, соответствующий конец указателя 5 срабатывания фиксируется снаружи устройства.
С противоположной стороны направляющего элемента 25 размещена токопроводящая отключающая пружина 18, внутри которой соосно свободно размещена амортизационная пружина 26. Первый конец отключающей пружины 18 электрически соединён с контактом 8, так же, как и первый конец амортизационной пружины 26. Второй конец отключающей пружины 18 закреплён на втулке 15. Второй конец амортизационной пружины 26 размещен на толкающем колпачке 27, размещенном внутри направляющего элемента 25. В результате обеспечивается кинематическое соединение отключающей пружины 18 и направляющего элемента 25, а также возможность установить электрическое соединение втулки 15 и контакта 8 через отключающую токопроводящую пружину 18.
Через отверстия в толкающем колпачке 27, во втулке 15, в якоре 12, в сердечнике катушки 10, в указателе 5 срабатывания в колпачке 6 протягивается непроводящая нить 28, предпочтительно мононить, например, в виде лески. Один конец нити 28 соединён со вторым концом амортизационной пружины 26, а второй - зафиксирован снаружи на колпачке 6 и используется для взведения устройства. При этом нить 28 зафиксирована в натянутом состоянии при сжатых пружинах. Так обеспечивается кинематическое соединение указателя 5, амортизационной пружины 26, направляющего элемента 25 и нити 28, что обеспечивает возможность их одновременного перемещения под воздействием мускульного усилия, оказываемого на нить 28.
Предпочтительно направляющий элемент 25 выполнен в виде стакана с поперечным сечением в форме окружности, который обращён дном в сторону расцепителя 3, при этом втулка 15 закреплена в дне стакана соосно и неподвижно, выступая из него. Так стакан одновременно выполняет функцию корпуса механизма 2 свободного расцепления и направляющего элемента 25. Внутри стакана размещена токопроводящая отключающая пружина 18, внутри которой соосно свободно размещена амортизационная пружина 26. При этом второй конец отключающей пружины 18 закреплён с внутренней стороны стакана на втулке 15, а второй конец амортизационной пружины 26 соединён со вторым концом мононити 28, протянутой через втулку 15.
Выполнение направляющего элемента 25 в виде стакана и размещение пружин 18 и 26 внутри стакана обеспечивает стабильность их положения друг относительно друга как в статическом состоянии, так и при растягивании, что обеспечивает работоспособность устройства. Указанные присоединения вторых концов пружин 18 и 26 обеспечивают кинематическую связь со стаканом, что также обеспечивает работоспособность устройства.
Указатель 5 срабатывания выполнен в виде стержня с внутренним продольным осевым сквозным отверстием и размещён соосно в выступе колпачка 6 в его осевом отверстии так, что имеет возможность выхода наружу за счет возвратно-поступательного перемещения на фиксированную величину при перемещении толкающей трубки 29, размещенной на нити 28 между втулкой 15 и указателем 5.
Указатель 5 может быть выполнен ступенчатым. Предпочтительно, указатель 5 имеет головку, размещенную с внутренней стороны колпачка 6, диаметр которой соответствует диаметру отверстия колпачка 6 с его внутренней стороны. Причем для фиксации положения указателя 5 при взведении диаметр головки должен превышать диаметр смежного (с головкой стержня) участка отверстия в колпачке 1. Движение указателя 5 при срабатывании может ограничиваться стопорным кольцом.
Кроме того, указатель 5 может быть подпружинен относительно колпачка 6, что гарантирует возвращение указателя 5, если в штатном режиме этого не произошло. Для размещения пружины 30 уменьшением внешнего диаметра указателя 5 образуется полость в колпачке 6.
Внутреннее отверстие указателя 5 также может быть выполнено ступенчатым. При этом перемещение указателя 5 может осуществляться за счет уменьшения диаметра внутреннего отверстия указателя 5, создающего тем самым упор для толкающей трубки 5.
Толкающая трубка 29 выполнена из твердого полимера с диаметром отверстия, позволяющим надеть ее на нить 28 и длины достаточной, чтобы при воздействии на нее втулки 15 при взведении устройства, трубка 29 перемещалась, увлекая за собой указатель 5.
То есть перемещение указателя 5 срабатывания осуществляется за счет того, что его второй конец механически связан с втулкой 15 и отключающей пружиной 18 и производится в зависимости от состояния пружины (сжатое, разжатое), в зависимости от состояния предохранительного устройства (разрывное или проводящее соответственно). В результате положение указателя 5 будет соответствовать состоянию предохранительного устройства и информировать о нем потребителя.
Заявленное предохранительное устройство собирают следующим образом.
Механизм 2 свободного расцепления заводят внутрь корпуса 1 и фиксируют кольцом 31 таким образом, чтобы стержень винта 8 был обращен наружу предохранительного устройства. Выводят нить 28 с противоположного конца корпуса 1. Дальнейшую сборку производят, пропуская нить 28 через устанавливаемые элементы.
Затем собирают расцепитель 3. В направляющую шайбу 13 устанавливают якорь 12, пружину 17 и сверху – магнитопровод 9. Катушку 10 с сердечником 11 вставляют в магнитопровод 9. Далее размещают в корпусе монтажную плату 22 и закрепляют ее на сердечнике 11 катушки 10 посредством упоров (на фиг. не показано), соединяют выводы катушки 10 с узлом 4 управления расцепителем.
Через отверстия в направляющей шайбе 13, в якоре 12, в сердечнике 11 катушки 10 и в монтажной плате 22 протягивают нить 28. Собранный узел 4 вставляют в корпус 1 устройства на уплотнительное кольцо 32.
Протягивают нить 28 через толкающую трубку 29 и указатель 5 срабатывания, устанавливают указатель 5 в колпачок 6 и закрывают им открытый конец корпуса 1, прижимая одновременно монтажную плату 22 к сердечнику 11 и к внутренней поверхности колпачка 6.
Колпачок 6 фиксируется кольцом 33 и защищается от вскрытия пломбой 34, на которую может быть нанесен товарный знак производителя. В конце сборки приводят нить 28 в натянутое состояние, для чего натягивают её до ощущения лёгкого сопротивления пружин 18 и 26. Свободный конец нити 28 фиксируют любым способом, например, пропускают через фиксирующую втулку 35 и оконцовывают узлом.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии втулка 15 механизма 2 свободного расцепления находится на расстоянии от якоря 12, соответствующем длине нити 28. Указатель 5 срабатывания скрыт внутри колпачка 6 (см. фиг.1).
Для приведения предохранительного устройства в рабочее состояние, нить 28 вытягивают из корпуса 1 устройства за конец, зафиксированный снаружи колпачка 6. Направляющий элемент 25 вместе с пружинами 18 и 26 начинает перемещаться в сторону расцепителя 3. При соответствующем растяжении пружин 18 и 26 под действием нити 28 втулка 15 заходит через отверстие 14 направляющей 13 в отверстие 16 якоря 12 и устанавливается в отверстии 16, например, на выполненной в нем ступеньке 19.
Нить 28 вытягивают до получения звукового сигнала – щелчка, который формируется в результате попадания втулки 15 в отверстие 16 якоря 12. После закрепления втулки 15 пружина 17 якоря 12 и сам якорь 12 устанавливаются в исходное состояние, при котором осевая линия отверстия 16 находится на расстоянии от проходящей через отверстие 14 осевой линии корпуса 1 и сдвинута в сторону от пружины 17 якоря 12, что препятствует самопроизвольному выскальзыванию втулки 15 из отверстия 16 в якоре 12 (см. фиг.2).
В результате соединённая с втулкой 15 токопроводящая отключающая пружина 18, подключенная электрически к колпачку 6, замыкает электрическую цепь между колпачком 6 и винтом 8 внутри предохранительного устройства. Электромагнитный расцепитель 3 включается в электрическую цепь.
При этом указатель 5 срабатывания выступает наружу колпачка 6 на заданное расстояние. Нить 28 отпускают, и она возвращается в исходное натянутое состояние. Поскольку второй конец амортизационной пружины 26 соединен с нитью 28, после выполнения зацепа, когда мускульное усилие на нить 28 прекращается, пружина 26 возвращается в исходное состояние, обусловленное воздействием на нее натянутой нити 28, увлекая за собой второй конец нити 28. Нить 28 также возвращается в исходное натянутое состояние при сжатых пружинах 18 и 26, фиксируя положение амортизационной пружины 26 в корпусе 1. В результате при размыкании зацепа амортизационная пружина 26 принимает на себя ударное воздействие направляющего элемента 25 (дна стакана).
Через устройство начинает протекать ток.
В штатном режиме при номинальном токе, не приводящем к срабатыванию предохранителя 20 (переходу в разрывное состояние), весь ток проходит через предохранитель 20, так как сопротивления катушки 10 индуктивности и варистора 21 значительно выше сопротивления предохранителя 20. Расцепитель 3 не срабатывает.
В режиме импульсных перенапряжений предохранитель 20 за время существования импульса не успевает изменить своё сопротивление до разрывного состояния и остаётся в проводящем состоянии. При этом в режиме импульсных перенапряжений значительно снижается сопротивление одного или нескольких варисторов (гашение импульсов перенапряжения варистором). В результате в режиме импульсных перенапряжений электрический режим катушки 10 индуктивности не изменяется, и расцепитель 3 не срабатывает.
В случае возникновения аварийной ситуации ток в контролируемой цепи резко возрастает, нагревая полимер предохранителя 20. При определенной температуре, соответствующей заданному номинальному току срабатывания, происходит срабатывание предохранителя 20, и он переходит из проводящего состояния в разрывное состояние.
Сопротивление варистора 21 значительно выше сопротивления катушки 10 индуктивности (варистор 21 закрыт). В этом случае весь ток проходит через аварийную цепь - электромагнитный расцепитель 3.
Под действием увеличившегося электромагнитного потока якорь 12 сжимает свою пружину 17 и сдвигается в сторону осевой линии корпуса 1, одновременно сдвигая выполненное в нём отверстие 16. Втулка 15 соскальзывает со ступеньки 19 и размыкает электрический контакт с расцепителем 3. Происходит «отстрел» втулки 15. Толкающая трубка 29 и указатель срабатывания 5 под действием пружины 18 смещаются вглубь устройства на фиксированную величину, в результате происходит скрытие указателя 5 срабатывания в колпачке 6, сигнализируя о срабатывании предохранительного устройства. В случае, если, например, произошел обрыв нити 28 возвращение указателя 5 происходит под действием пружины 30.
Таким образом, заявляемое изобретение не только позволяет защитить потребителя от перенапряжений, но и создать компактное, простое, удобное и надежное в установке и эксплуатации предохранительное устройство. Устройство легко устанавливается и надежно соединяется с контактом трансформатора. Индикатор срабатывания и механизм взведения заявляемого предохранительного устройства находятся с одной стороны, что существенно облегчает доступ к нему для приведения устройства в рабочее состояние и для получения информации о его срабатывании.

Claims (21)

  1. Предохранительное устройство, содержащее корпус в виде трубы, торцы которой закрыты с двух сторон, в котором размещены:
    электромагнитный расцепитель, содержащий
    • магнитопровод в виде кольца, по периметру охватывающий катушку с неподвижным сердечником, в котором выполнено сквозное отверстие,
    • якорь со сквозным отверстием в нем и с возможностью возвратно-поступательного движения перпендикулярно осевой линии сердечника, подпружиненный относительно магнитопровода так, что под действием разжатой пружины занимает положение, при котором осевая линия отверстия в нем находится на расстоянии от проходящей через отверстие осевой линии корпуса и выдвинута в сторону от пружины якоря,
    • а также направляющую пластину с отверстием в центре, размещенную на торце катушки и удерживающую якорь;
    узел управления расцепителем, включающий параллельно соединенные самовосстанавливающийся предохранитель и варистор, подключенные к катушке;
    расположенный в противоположном от расцепителя конце корпуса механизм свободного расцепления, содержащий
    • направляющий элемент с размещенным внутри толкающим колпачком и сечением, соответствующим сечению корпуса, вставленный в корпус с возможностью возвратно-поступательного движения,
    • из направляющего элемента выступает втулка, выполненная с возможностью зацепа в отверстии якоря, которое соответственно выполнено с возможностью фиксации в нем втулки,
    • в направляющем элементе установлены отключающая пружина и свободно размещенная в ней амортизационная пружина, второй конец которой закреплен на втулке;
    причем со стороны расцепителя торец корпуса закрыт имеющим выступ контактным колпачком, выполненным из токопроводящего материала, с осевым сквозным отверстием;
    указатель срабатывания в виде стержня, размещенный в контактном колпачке с возможностью выхода наружу на фиксированную величину за счет возвратно-поступательного движения;
    непроводящая нить, один конец которой предназначен для жесткого соединения со вторым концом амортизационной пружины, а второй конец нити – для фиксации ее снаружи контактного колпачка, при этом нить размещается в отверстиях толкающего колпачка, втулки направляющего элемента, направляющей и якоря, сердечника, в отверстии в контактном колпачке с фиксацией при сжатых пружинах в натянутом состоянии,
    отличающийся тем, что:
    второй торец корпуса закрыт пластиной с проводящим элементом,
    причем первый конец отключающей и амортизационной пружин электрически соединен с проводящим элементом, а второй конец амортизационной пружины закреплен на толкающем колпачке,
    указатель срабатывания имеет внутреннее продольное сквозное осевое отверстие и выполнен с возможностью движения под действием расположенной на нити толкающей трубки, перемещаемой к указателю при зацепе втулки направляющего элемента в отверстии якоря,
    узел управления расцепителем содержит по крайней мере один варистор.
  2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перемещение указателя осуществляется за счет того, что диаметр его внутреннего отверстия на одном из участков выполнен менее диаметра толкающей трубки.
  3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указатель имеет головку с диаметром, превышающим диаметр смежного с ней участка отверстия в контактном колпачке.
  4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указатель подпружинен относительно контактного колпачка.
  5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что пружина расположена в полости, образованной уменьшением диаметра на одном из участков указателя.
  6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что положение указателя при срабатывании может фиксироваться расположенным на выходе из контактного колпачка стопорным кольцом.
  7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластина на торце корпуса имеет фиксирующие выступы, а торец корпуса - соответствующие им пазы.
  8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проводящий элемент пластины на торце корпуса выполнен в виде винта, а пластина имеет отверстие для его установки.
  9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контактный колпачок вставлен в торец корпуса.
  10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что контактный колпачок защищен от вскрытия установленной на него пломбой.
  11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нить выполнена в виде мононити.
  12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конец нити снаружи пропущен через фиксирующую втулку.
  13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющая пластина расцепителя выполнена в виде ступенчатой шайбы с пазом в меньшей ступени для расположения якоря.
  14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между корпусом и направляющей пластиной установлено уплотнительное кольцо.
  15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для зацепа втулки внутри сквозного отверстия в якоре со стороны пружины выполнена ступенчатая выемка.
  16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел управления расцепителем содержит два варистора.
  17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел управления расцепителем собран на монтажной плате с возможностью обеспечения электрического контакта соответствующих выводов катушки индуктивности с магнитопроводом и контактным колпачком.
  18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что для обеспечения контакта плата проводящим слоем прижимается к магнитопроводу контактным колпачком.
  19. Устройство по п.17, отличающееся тем, что узел управления расцепителем собран на двусторонней монтажной плате.
  20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что содержит быстрозажимную клемму.
  21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющий элемент выполнен в виде стакана, обращенного дном в сторону расцепителя, при этом втулка закреплена в дне стакана.
PCT/RU2019/050122 2018-08-02 2019-07-31 Предохранительное устройство WO2020027703A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018128436 2018-08-02
RU2018128436A RU2685246C1 (ru) 2018-08-02 2018-08-02 Предохранительное устройство

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020027703A1 true WO2020027703A1 (ru) 2020-02-06

Family

ID=66168313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/050122 WO2020027703A1 (ru) 2018-08-02 2019-07-31 Предохранительное устройство

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2685246C1 (ru)
WO (1) WO2020027703A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1345247A1 (en) * 2002-03-12 2003-09-17 Cooper Technologies Company Fuse assembly
RU2407127C2 (ru) * 2006-06-08 2010-12-20 Дэн + Зёне Гмбх + Ко. Кг Токовый предохранитель с дополнительным механическим размыкателем предпочтительно в виде ударника для использования в устройствах защиты от перенапряжения
RU2470222C2 (ru) * 2011-03-17 2012-12-20 Алексей Николаевич Миронов Светодиодное осветительное устройство
RU2649661C1 (ru) * 2017-06-29 2018-04-05 Общество с ограниченной ответственностью "СвердловЭлектро - Силовые трансформаторы" Предохранительное устройство

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100555785C (zh) * 2004-10-21 2009-10-28 钟汝祥 智能漏电断路器
RU78985U1 (ru) * 2008-07-09 2008-12-10 Открытое акционерное общество "Дивногорский завод низковольтных автоматов" (ОАО "ДЗНВА") Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя
RU152790U1 (ru) * 2014-10-23 2015-06-20 Ирина Алексеевна Хатанова Высоковольтный предохранитель для защиты ограничителей перенапряжения нелинейных

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1345247A1 (en) * 2002-03-12 2003-09-17 Cooper Technologies Company Fuse assembly
RU2407127C2 (ru) * 2006-06-08 2010-12-20 Дэн + Зёне Гмбх + Ко. Кг Токовый предохранитель с дополнительным механическим размыкателем предпочтительно в виде ударника для использования в устройствах защиты от перенапряжения
RU2470222C2 (ru) * 2011-03-17 2012-12-20 Алексей Николаевич Миронов Светодиодное осветительное устройство
RU2649661C1 (ru) * 2017-06-29 2018-04-05 Общество с ограниченной ответственностью "СвердловЭлектро - Силовые трансформаторы" Предохранительное устройство

Also Published As

Publication number Publication date
RU2685246C1 (ru) 2019-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7751161B2 (en) Leakage current detection and interruption circuit
US8659857B2 (en) Leakage current detection and interruption circuit powered by leakage current
JP4590409B2 (ja) 電力開閉器
US20070268635A1 (en) Bi-directional ground fault circuit interrupter
CA2898506C (en) Medium voltage controllable fuse
CN101765897A (zh) 包括环境补偿双金属元件保持和释放电弧故障指示器的断路器
KR20070093498A (ko) 과부하 및 단락보호 겸용 소형 누전 차단기
US11398363B2 (en) Circuit interrupters with lockout feature and related methods
EA036803B1 (ru) Предохранительное устройство
AU2004201267B2 (en) Remotely controllable circuit breaker including bypass magnet circuit
JPS6153813B2 (ru)
US4811153A (en) Circuit protector
KR0163421B1 (ko) 전기 스위치용 트립장치
KR19990036379A (ko) 전도 상태 확인 신호 발생기 및 전도 상태 확인 신호 발생 기능 및 안전 기능을 가진 전기 접속기
CN100394524C (zh) 大容量真空短路电流的开断器
US4034264A (en) Arrangement for detecting a deficient operational capability of a vacuum switching vessel
MXPA03003404A (es) Dispositivo interruptor de circuito.
AU2003214138B2 (en) Circuit breaker having fault-current cutoff
WO2020027703A1 (ru) Предохранительное устройство
US4949060A (en) Fuse-isolator - actuator
EA035099B1 (ru) Предохранительное устройство
CN209843646U (zh) 具有过欠压保护组件的断路器
US11830692B2 (en) Enhanced tripping solenoid for a miniature circuit breaker
CN215009590U (zh) 一种可接of触点的spd后备保护器
RU2047237C1 (ru) Автоматический выключатель

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19844933

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19844933

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1