WO2021076002A1 - Способ контроля темпереатуры клеммного соединения - Google Patents

Способ контроля темпереатуры клеммного соединения Download PDF

Info

Publication number
WO2021076002A1
WO2021076002A1 PCT/RU2020/000086 RU2020000086W WO2021076002A1 WO 2021076002 A1 WO2021076002 A1 WO 2021076002A1 RU 2020000086 W RU2020000086 W RU 2020000086W WO 2021076002 A1 WO2021076002 A1 WO 2021076002A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
terminal connection
voltage
circuit
electrical
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000086
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ирек Халяфович ГАЛИКЕЕВ
Виталий Сергеевич КУРИНОВ
Сергей Иванович КОРОТКОВ
Original Assignee
Ирек Халяфович ГАЛИКЕЕВ
Виталий Сергеевич КУРИНОВ
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 Ирек Халяфович ГАЛИКЕЕВ, Виталий Сергеевич КУРИНОВ filed Critical Ирек Халяфович ГАЛИКЕЕВ
Priority to US17/284,658 priority Critical patent/US20210391705A1/en
Publication of WO2021076002A1 publication Critical patent/WO2021076002A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H02H5/047—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using a temperature responsive switch
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/005—Circuits arrangements for indicating a predetermined temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/24—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H02H5/042—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using temperature dependent resistors

Definitions

  • the invention relates to a method for protecting an electrical network from short circuits by controlling the temperature of terminal connections and can be used in industrial and household equipment to prevent fire hazardous situations.
  • Fuses are widely known, the operation of which is based on the sequential switching on of the fuse with the consumer of electric current and breaking the electric circuit with the fuse blown out when the current exceeds the rated value.
  • Such fuses are commonly used to protect any electrical equipment, for example, to prevent overheating of wires in a household electrical network in the event of short circuits.
  • a fuse blown further operation of the circuit is only possible if the burnt-out insert is replaced.
  • an illiterate increase in the rated current can lead to damage to the electrical wiring from high temperatures and up to a fire.
  • circuit breakers are often used, the operation of which is also based on breaking the electrical circuit when the current exceeds the rated value. In this case, it is possible to reuse such a circuit breaker after flipping its switches or lowering the temperature below the critical one. However, in this case, if the conditions of use are violated, excessive current can damage sockets and other elements of the electrical installation, as well as lead to a fire hazard.
  • the resistance of the thermistor decreases, and when the voltage at the non-inverting input becomes less than at the inverting input, the first transistor switch is turned off and the triac cannot be turned on. In this case, the thermistor begins to cool down, its resistance increases, and therefore the voltage at the non-inverting input of the comparator also increases. When the voltage at the non-inverting input becomes greater than at the inverting input, the comparator, the second transistor switch, is activated, and this side is turned on.
  • the terminal connection in which overheating occurs, and the thermal resistors, which act as temperature sensors, are remote from each other and are electrically connected to each other.
  • information about the overheating of the most vulnerable part - the terminal connection - is sent to the thermistors with a delay, during which the temperature in the terminal connection can rise to a critical level, which increases the risk of a fire hazard.
  • the technical result of the invention is to obtain prompt and reliable information about the thermal state of the terminal connections of the electrical circuit by eliminating the electrical connection between the temperature sensors and the terminal connection.
  • the technical result is achieved by using a method for controlling the temperature of the terminal connection, which consists in the fact that a metal device is installed in the terminal connection or in the immediate vicinity of it, a metal device is used as a basis for a temperature sensor, the property of changing the electrical resistance of bodies with a change in temperature is used to measure temperature , with the help of the executive circuit, a voltage is measured or compared or controlled, the value of which depends on the temperature change, with a given voltage, and if the temperature rises to a predetermined value or higher, the electrical circuit is opened or broken, and after the temperature drops below a predetermined value, or restore the electrical circuit.
  • the maximum approach of the temperature sensor to the controlled part of the protected object is achieved. This makes it possible to obtain prompt and reliable information about the thermal state of the most vulnerable part of the protected object that is prone to fires - the terminal connection.
  • the lack of electrical connection between the temperature sensor and the metal device excludes false triggering, which increases the reliability of information. Only in such a set of interconnections is the technical result achieved - the efficiency of response.
  • the metal device can be made in the form of a pin metal device for clamping in a terminal connection, also in the form of a terminal for a nut connection. You can also use the pins of the mains plug as a metal device. In addition, any design of a metal device acting as a temperature probe designed to exclude electrical connection between the temperature sensors and the terminal connection can be used.
  • the close proximity of the metal device serving as the basis for the temperature sensor means that the metal device can be located at a distance of up to one meter from the terminal connection.
  • the voltage depending on the temperature change can be measured or compared or monitored. Measuring and monitoring voltage is possible, for example, in the case of using an executive circuit with a controlled zener diode (see Fig. 5). Comparison of the voltage is possible, for example, when using an executive circuit with an inverting comparator, which makes it possible to obtain a low signal level at the output of the comparator (see Fig. 1), and also an executive circuit with a non-inverting comparator (see Fig. 4).
  • the terms “open” or “break” an electrical circuit mean that the supply of current to the consumer is interrupted in the electrical circuit.
  • the terms “close” or “restore” an electrical circuit mean that the current supply to the consumer is resumed in the electrical circuit. The choice from the term “open” or “break” the electrical circuit, as well as “close” or “restore” the electrical circuit depends on the constructive implementation of the executive circuit.
  • FIG. 1 shows an inverting comparator switching circuit that implements the inventive method.
  • FIG. 2a shows a top view of a metal device used
  • FIG. 26 is a side view of a used metal device.
  • FIG. Za shows a metal pin device for clamping in a terminal connection, in Fig. 36 - a metal device in the form of a terminal for a nut connection.
  • FIG. 4 shows a non-inverting comparator switching circuit that implements the inventive method.
  • FIG. 5 shows a circuit with a controlled zener diode that implements the inventive method.
  • FIG. 1 shows an inverting comparator switching circuit that implements the inventive method for controlling the temperature of the terminal connection, which contains a comparator 1, both inputs of which are connected to voltage dividers.
  • the first voltage divider connected to the inverting input (“-") of the comparator 1 consists of a constant resistor 2 and thermistors 3 and 4, which are temperature sensors and can be connected both in series and in parallel.
  • the second voltage divider, connected to the non-inverting input (“+”) of comparator 1, consists of constant resistors 5 and b.
  • the output of the comparator 1 is connected to transistor 7 and relay 8.
  • Resistor 10 is a current limiter for LED 9, which serves as an indicator of overheating of the terminal connection. Sound signaling 11 can be additionally used to notify users about overheating of the terminal connection.
  • the resistance of a thermistor at room temperature is very high and decreases when heated. According to the logic of the voltage divider, the voltage at the inverting input of comparator 1 will be lower at room temperature and will increase when thermistors 3 and 4 are heated.
  • switching threshold temperature the non-inverting input of comparator 1 is used, to which a reference (unchanged) voltage is supplied.
  • This reference voltage is set by constant resistors 5 and 6, which act as a voltage divider.
  • the comparator compares the two voltage levels at the inverting and non-inverting inputs. If the voltage at the inverting input is greater than at the non-inverting input, then the output voltage from comparator 1 will open transistor 7 and trigger relay 8. As soon as the voltage at the inverting input at decrease in temperature will drop below the voltage level at the non-inverting input, transistor 7 will close, relay 8 will turn off.
  • a metal device of any configuration is clamped into a terminal connection or is located at a distance of up to one meter from it, that is, in close proximity to the place of possible overheating of the electrical wiring, which allows you to quickly determine the occurrence of a critical situation.
  • temperature sensors - thermistors 3 and 4 In the body of the metal device there are temperature sensors - thermistors 3 and 4. The number of thermistors is determined by the number of terminal connections that must be controlled. For the most accurate and fast transfer of heating from the metal device to the thermal sensor, the latter is lubricated with thermal grease (Fig. 2a, Fig. 26).
  • metal devices are a pin device for clamping in a terminal connection (Fig. 3a) and in the form of a terminal for a nut connection (Fig. 36). Also, as a metal device, you can use the pin contacts of the power plug and control the temperature in the socket, which includes such a power plug with any executive circuit that implements the inventive method (not shown).
  • FIG. 4 shows a non-inverting comparator switching circuit that implements the inventive method, which contains a comparator 12, both inputs of which are connected to voltage dividers.
  • the first voltage divider connected to the non-inverting input ("+") of the comparator 12, consists of a constant resistor 13 and thermistors 14 and 15, which are temperature sensors and can be connected both in series and in parallel.
  • the second voltage divider connected to the inverting input (“-") of the comparator 12, consists of constant resistors 16 and 17.
  • the output of the comparator 12 is connected to the transistor 18 and the relay 19.
  • LED 20 with a current limiter in the form of a resistor 21 can serve as an indicator of overheating of the terminal connection ...
  • Audible alarm 22 can also be additionally used to alert users of overheating of the terminal connection.
  • the voltage at the non-inverting input of the comparator 12 is lower at room temperature and increases when thermistors 14 and 15 are heated.
  • the switching threshold (switching threshold temperature) is set by the inverting input of the comparator 12, to which a reference (unchanged) voltage is supplied, determined by a voltage divider based on constants resistors 16 and 17.
  • the output voltage from the comparator 12 will open the transistor 18 and will trigger relay 19. As soon as the voltage at the non-inverting input when the temperature drops below the voltage level at the inverting input, the transistor 18 will close, relay 19 will turn off.
  • FIG. 5 shows a circuit with a controlled zener diode that implements the inventive method, which contains a controlled zener diode 23 with a control input 24 connected to a voltage divider consisting of a constant resistor 25 and a thermistor 26 NTC.
  • the Zener diode cathode is connected to the relay coil 27, the shunt diode 28, the LED 29 with a current limiter in the form of a resistor 30, which can serve as an indicator of overheating of the terminal connection.
  • the key element of this terminal connection temperature monitoring device is the controlled zener diode 23.
  • the controlled zener diode 23 opens and current flows from the positive of the power supply through the coil - relay 27, cathode-anode of controlled zener diode 23 and further - to the minus of the power supply.
  • the voltage at the gate 24 is set by a voltage divider consisting of a constant resistor 25 and a thermistor 26 with a negative temperature coefficient of resistance.
  • the voltage at the control electrode 24 of the controlled zener diode 23 rises.
  • the controlled zener diode 23 opens, the relay coil 27 is activated, disconnecting the load (consumer).
  • the temperature of the terminal connection decreases. Together with it, the temperature of the thermistor 26 begins to drop, which leads to an increase in its resistance.
  • the resistance of the thermistor 26 will provide an appropriate balance of voltages, at which the voltage on the control electrode 24 of the controlled zener diode 23 becomes less than the threshold level, the controlled zener diode 23 will close again and turn off the relay coil 27. The cycle will repeat.
  • the temperature of turning on and off the temperature control device of the terminal connection is set by a constant resistor 25. Due to the fact that the thermistor 26 has a certain thermal inertia due to its mass and protective cover, its switch-on temperature will be slightly different from the switch-off temperature.
  • the diode 28 shunts the EMF arising in the coil-relay 27, caused by the abrupt closure of the controlled zener diode 23 and the cessation of the current.
  • the voltage arising at the terminals of the relay coil 27 at this moment can exceed the supply voltage several times and damage the controlled zener diode 23.
  • LED 29 with a limiting resistor 30 is designed to monitor the state of the relay coil
  • the invention allows to prevent overheating of electrical wiring, to prevent fires from ignition of electrical wiring systems of power supply of residential, administrative and industrial facilities with voltage up to 0.4 kV, spread from the clamps of switching equipment.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу защиты электросети от короткого замыкания посредством регулирования температуры клеммных соединений и может быть использовано в промышленной и в бытовой аппаратуре для предотвращения пожароопасных ситуаций. Техническим результатом изобретения является получение оперативной и достоверной информации о тепловом состоянии клеммных соединений электрической цепи за счет исключения электрической связи между термодатчиками и клеммным соединением. Технический результат достигается при использовании способа контроля температуры клеммного соединения, заключающегося в том, что устанавливают металлическое устройство в клеммное соединение или в непосредственной близости от него, используют металлическое устройство в качестве основы для термодатчика, для измерения температуры используют свойство изменения электрического сопротивления тел при изменении температуры, с помощью исполнительной схемы производят измерение или сравнение, или контроль напряжения, значение которого зависит от изменения температуры, с заданным напряжением, и в случае повышения температуры до заданного значения или выше размыкают или разрывают электрическую цепь, а после понижения температуры ниже заданного значения замыкают или восстанавливают электрическую цепь.

Description

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КЛЕММНОГО СОЕДИНЕНИЯ
Изобретение относится к способу защиты электросети от короткого замыкания посредством регулирования температуры клеммных соединений и может быть использовано в промышленной и в бытовой аппаратуре для предотвращения пожароопасных ситуаций.
Широко известны плавкие предохранители, работа которых основана на последовательном включении предохранителя с потребителем электрического тока и разрыве электрической цепи с перегоранием плавкой вставки при превышении током номинального значения.
Такие предохранители повсеместно используются для защиты любого электрооборудования, например, для исключения перегрева проводов бытовой электрической сети в случае коротких замыканий. Однако в случае срабатывания плавкого предохранителя, дальнейшая работа цепи возможна только в случае замены сгоревшей вставки. К тому же, неграмотное увеличение номинального тока может повлечь за собой повреждение электропроводки от высокой температуры и вплоть до возникновения пожара.
Помимо плавких предохранителей часто используют автоматические выключатели, работа которых также основана на разрыве электрической цепи при превышении током номинального значения. При этом возможно повторное использование такого автомата защиты после перещелкивания его выключателей или снижения температуры ниже критической. Однако и в данном случае при нарушении условий использования чрезмерный ток может повредить розетки и другие элементы электроустановки, а также привести к возникновению пожароопасной ситуации.
Известен способ работы устройства для контроля температуры (патент РФ JVs2023286, опубликовано 15.11.1994 г.), выбранный за наиболее близкий аналог к заявляемому решению, заключающийся в том, что при включении питания 200 В управляющий ток, протекающий через управляющий электрод, выпрямляется на диодном мосте и через ограничитель напряжения запитывает делитель напряжения и компаратор, при этом напряжение на неинвертирующем входе компаратора больше, чем на инвертирующем входе, что вызывает срабатывание компаратора, который в свою очередь вызывает включение второго транзисторного ключа. Когда управляющий ток симистора достигает тока включения, симистор включается, а его выключение происходит, когда напряжение в сети уменьшается до нуля. В дальнейшем процесс повторяется. С увеличением температуры сопротивление терморезистора уменьшается, и когда напряжение на неинвертирующем входе становится меньше, чем на инвертирующем входе, первый транзисторный ключ запирается и включение симистора становится невозможным. При этом терморезистор начинает остывать, его сопротивление увеличивается, а следовательно увеличивается и напряжение на неинвертирующем входе компаратора. Когда напряжение на неинвертирующем входе станет больше, чем на инвертирующем входе, срабатывает компаратор, второй транзисторный ключ, и включается сими стор.
Указанное решение позволяет не допустить нагрева электропроводки до критических показателей, продолжить питать потребителя, если температура снова снизится до нормы, а при повторном повышении температуры снова отключить потребителя, тем самым исключив оплавление изоляции электропроводки и её возгорание.
Однако в данном случае клеммное соединение, в котором происходит перегрев, и терморезисгоры, которые выступают в роли термодатчиков, удалены друг от друга и связаны между собой электрической связью. В итоге информация о перегреве наиболее уязвимойчасти - клеммного соединения - поступает на терморезисторы с задержкой, за время которой температура в клеммном соединении может возрасти до критического уровня, что увеличивает риск возникновения пожароопасной ситуации.
Техническим результатом изобретения является получение оперативной и достоверной информации о тепловом состоянииклеммных соединений электрической цепи за счет исключения электрической связи между термодатчиками и клеммным соединением.
Технический результат достигается при использовании способа контроля температуры клеммного соединения, заключающегося в том, что устанавливают металлическое устройство в клеммное соединение или в непосредственной близости от него, используют металлическое устройство в качестве основы для термодатчика, для измерения температуры используют свойство изменения электрического сопротивления тел при изменении температуры, с помощью исполнительной схемы производят измерение или сравнение, или контроль напряжения, значение которого зависит от изменения температуры, с заданным напряжением, и в случае повышения температуры до заданного значения или выше размыкают или разрывают электрическую цепь, а после понижения температуры ниже заданного значения замыкают или восстанавливают электрическую цепь. Благодаря расположению металлического устройства в клеммном соединении или в непосредственной близости от него, а также использованию металлического устройства в качестве основы для термодатчика достигается максимальное приближение термодатчика к контролируемой части защищаемого объекта. Это позволяет обеспечить получение оперативной и достоверной информации о тепловом состоянии самой уязвимой, подверженной возгораниям части объекта защиты - клеммного соединения. Отсутствие электрической связи термодатчика с металлическим устройством исключает ложное срабатывание, что повышает достоверность информации. Только в такой совокупности взаимосвязей достигается технический результат - оперативность срабатывания.
Металлическое устройство может быть выполнено в виде штыревого металлического устройства для зажима в клеммном соединении, также в виде клеммы под гаечное соединение. В качестве металлического устройства можно также использовать штыревые контакты сетевой вилки. Кроме того, может быть использована любая конструкция металлического устройства, выполняющего роль термощупа, предназначенного для исключения электрической связи между термодатчиками и клеммным соединением.
Под непосредственностью близостью расположения металлического устройства, служащего основой для термодатчика, в рамках настоящего изобретения подразумевают, что металлическое устройство может быть расположено на расстоянии до одного метра от клеммного соединения.
В зависимости от конструктивных особенностей исполнительной схемы напряжение, зависящее от изменения температуры, могут измерять или сравнивать, или контролировать. Измерение и контроль напряжения возможны, например, в случае использования исполнительной схемы с управляемым стабилитроном (см. фиг. 5). Сравнение напряжения возможно, например, при использовании исполнительной схемы с инвертирующим компаратором, позволяющей получить низкий уровень сигнала на выходе компаратора (см. фиг. 1), также исполнительной схемы с неинвертирующим компаратором (см. фиг. 4). Термины «размыкают» или «разрывают» электрическую цепь означают, что в электрической цепи прерывают подачу тока к потребителю. Термины «замыкают» или «восстанавливают» электрическую цепь означают, что в электрической цепи возобновляют подачу тока к потребителю. Выбор из термина «размыкают» или «разрывают» электрическую цепь, а также «замыкают» или «восстанавливают» электрическую цепь зависит от конструктивной реализации исполнительной схемы. На фиг. 1 показана инвертирующая схема включения компаратора, реализующая заявляемый способ.
На фиг. 2а показан вид сверху используемого металлического устройства, на фиг. 26 - вид сбоку используемого металлического устройства.
На фиг. За показан металлическое штыревоеустрйоство для зажима в клеммном соединении, на фиг. 36 - металлическое устройство в виде клеммы под гаечное соединение.
На фиг. 4 показана неинвертирующая схема включения компаратора, реализующая заявляемый способ.
На фиг. 5 показана схема с управляемым стабилитроном, реализующая заявляемый способ.
На фиг. 1 изображена инвертирующая схема включения компаратора, реализующая заявляемый способ контроля температуры клеммного соединения, которая содержит компаратор 1, оба входа которого подключены к делителям напряжения. Первый делитель напряжения, подключенный к инвертирующему входу («-») компаратора 1, состоит из постоянного резистора 2 и терморезисторов 3 и 4, которые являются термодатчиками и могут быть соединены как последовательно, так и параллельно. Второй делитель напряжения, подключенный к неинвертирующему входу(«+») компаратора 1, состоит из постоянных резисторов 5 и б. Выход компаратора 1 соединён с транзистором 7 и реле 8. Резистор 10 является ограничителем тока для светодиода 9, который служит индикатором перегрева клеммного соединения. Звуковая сигнализация 11 может быть дополнительно использована для оповещения пользователей о перегреве клеммного соединения.
Как известно, сопротивление терморезистора при комнатной температуре очень большое и уменьшается при нагревании. Согласно логике работы делителя напряжения, напряжение на инвертирующем входе компаратора 1 будет ниже при комнатной температуре и будет повышаться при нагреве терморезисторов 3 и 4.
Чтобы включать реле 8 в зависимости от температуры, необходимо установить порог переключения (температуру порога переключения). Для этого служит неинвертирующий вход компаратора 1, на который подаётся опорное (неизменяемое) напряжение. Это опорное напряжение задаётся постоянными резисторами5 и 6, которые выполняют роль делителя напряжения.
Компаратор сравнивает два уровня напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах. Если напряжение на инвертирующем входе будет больше, чем на неинвертирующем входе, то выходное напряжение с компаратора 1 откроет транзистор 7 и вызовет срабатывание реле 8. Как только напряжение на инвертирующем входе при понижении температуры опустится ниже уровня напряжения на неинвертирующем входе, транзистор 7 закроется, реле 8 отключится.
Металлическое устройство любой конфигурации зажимается в клеммное соединение или находится на расстоянии до одного метра от него, то есть в непосредственной близости к месту возможного перегрева электропроводки, что позволяет быстро определять возникновение критической ситуации. В теле металлического устройства располагаются термодатчики - терморезисторы 3 и 4. Количество терморезисторов определяется количествомклеммных соединений, которые необходимо контролировать. Для максимально точной и быстрой передачи нагрева от металлического устройства к термодатчику последний смазан термопастой (фиг. 2а, фиг. 26).
Наиболее распространенные виды металлических устройств - штыревое устройство для зажима в клеммном соединении (фиг. За) и в виде клеммы под гаечное соединение (фиг. 36). Также в качестве металлического устройства можно использовать штыревые контакты сетевой вилки и контролировать температуру в розетке, в которую включена такая сетевая вилка с любой исполнительной схемой, реализующей заявляемый способ (не показано).
На фиг. 4 изображена неинвертирующая схема включения компаратора, реализующая заявляемый способ, которая содержит компаратор 12, оба входа которого подключены к делителям напряжения. Первый делитель напряжения, подключенный к неинвертирующему входу («+») компаратора 12, состоит из постоянного резистора 13 и терморезисторов 14 и 15, которые являются термодатчиками и могут быть соединены как последовательно, так и параллельно. Второй делитель напряжения, подключенный к инвертирующему входу («-») компаратора 12, состоит из постоянных резисторов 16 и 17. Выход компаратора 12 соединён с транзистором 18 и реле 19. Светодиод 20 с ограничителем тока в виде резистора 21 может служить индикатором перегрева клеммного соединения. Звуковая сигнализация 22 также может быть дополнительно использована для оповещения пользователей о перегреве клеммного соединения.
В данном случае напряжение на неинвертирующем входе компаратора 12 ниже при комнатной температуре и повышается при нагреве терморезисторов 14 и 15.Порог переключения (температура порога переключения) задается инвертирующим входом компаратора 12, на который подаётся опорное (неизменяемое) напряжение, определяемое делителем напряжения на основе постоянных резисторов 16 и 17.
Если напряжение на неинвертирующем входе будет больше, чем на инвертирующем входе, то выходное напряжение с компаратора 12 откроет транзистор 18 и вызовет срабатывание реле 19. Как только напряжение на неинвертирующем входе при понижении температуры опустится ниже уровня напряжения на инвертирующем входе, транзистор 18 закроется, реле 19 отключится.
На фиг. 5 изображена схема с управляемым стабилитроном, реализующая заявляемый способ, которая содержит управляемый стабилитрон 23 с управляющим входом 24, подключенный к делителю напряжения, состоящему из постоянного резистора 25 и терморезистора
Figure imgf000008_0001
26 с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Катод стабилитрона подключен к катушке-реле 27, шунтирующему диоду 28, светодиоду 29 с ограничителем тока в виде резистора 30, который может служить индикатором перегрева клеммного соединения.
Figure imgf000008_0002
Ключевым элементом данного устройств контроля температуры клеммного соединения является управляемый стабилитрон 23. Как только напряжение на управляющем электроде 24 достигает уровня порогового срабатывания, управляемый стабилитрон 23 открывается, и ток проходит от плюса источника питания через катушку-
Figure imgf000008_0003
реле 27, катод-анод управляемого стабилитрона 23 и далее - к минусу источника питания. Напряжение на управляющем электроде 24 задается делителем напряжения, состоящим из постоянного резистора 25 и терморезистора 26 с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. При повышении температуры клеммного соединения сопротивление резистора 25 остаётся постоянным, а сопротивление терморезистора 26 уменьшается.
Figure imgf000008_0004
Соответственно, с падением сопротивления терморезистора 26 повышается напряжение на управляющем электроде 24 управляемого стабилитрона 23. Как только это напряжение становится больше уровня порогового срабатывания, управляемый стабилитрон 23 открывается, срабатывает катушка-реле 27, отключая нагрузку (потребителя). Через некоторое время температура клеммного соединения снижается. Вместе с ним начинает падать температура терморезистора 26, что приводит к увеличению его сопротивления. Как только заданное постоянным резистором 25
Figure imgf000008_0005
соотношение сопротивления
Figure imgf000008_0008
увеличивающемуся
Figure imgf000008_0006
результате
Figure imgf000008_0007
охлаждения сопротивлению терморезистора 26 обеспечит соответствующий баланс напряжений, при котором на управляющем электроде 24 управляемого стабилитрона 23 напряжение станет меньше уровня порогового срабатывания, управляемый стабилитрон 23 снова закроется и отключит катушку-реле 27. Цикл повторится.
Figure imgf000008_0009
В данном случае температура включения и отключения устройства контроля температуры клеммного соединения задаётся постоянным резистором 25. Ввиду того, что терморезистор 26 обладает определённой теплово инерционностью из-за своей массы и защитного покрытия, его температура включения будет немного отличаться от температуры отключения. Диод 28 шунтирует возникающую в катушке-реле 27 ЭДС, вызываемую резким закрытием управляемого стабилитрона 23 и прекращением тока. Напряжение, возникающее на выводах катушки-реле 27, в этот момент может превысить напряжение питания в несколько раз и вывести из строя управляемый стабилитрон 23. Светодиод 29 с ограничительным резистором 30 предназначен для контроля состояния катушки-реле
Figure imgf000009_0001
Изобретение позволяет не допустить перегрева электропроводки, предотвратить пожары от возгорания электропроводки систем электроснабжения жилых, административных и производственных объектов напряжением до 0,4 кВ, распространяемые от зажимов коммутационной аппаратуры.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ контроля температуры клеммного соединения, заключающийся в том, что устанавливают металлическое устройство в клеммное соединение или в непосредственной близости от него, используют металлическое устройство в качестве основы для термодатчика, для измерения температуры используют свойство изменения электрического сопротивления тел при изменении температуры, с помощью исполнительной схемы производят измерение или сравнение, или контроль напряжения, значение которого зависит от изменения температуры, с заданным напряжением, и в случае повышения температуры до заданного значения или выше размыкают или разрывают электрическую цепь, а после понижения температуры ниже заданного значения замыкают или восстанавливают электрическую цепь.
2. Способ контроля по п.1, заключающийся в том, что в качестве исполнительной схемы используют инвертирующую схему включения компаратора, позволяющую получить низкий уровень сигнала на выходе компаратора, или неинвертирующую схему включения компаратора, позволяющую получить высокий уровень сигнала на выходе компаратора, или схему со стабилитроном.
3. Способ контроля по п.1, заключающийся в том, что металлическое устройство выполняют в виде штыревого металлического устройства для зажима в клеммном соединении, или в виде клеммы под гаечное соединение, или в виде штыревых контактов сетевой вилки.
4. Способ контроля по п.1, заключающийся в том, что устанавливают металлическое устройство на расстоянии до одного метра от клеммного соединения.
PCT/RU2020/000086 2019-10-16 2020-02-21 Способ контроля темпереатуры клеммного соединения WO2021076002A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/284,658 US20210391705A1 (en) 2019-10-16 2020-02-21 Temperature control method for terminal connection

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019132891 2019-10-16
RU2019132891A RU2711086C1 (ru) 2019-10-16 2019-10-16 Способ контроля температуры клеммного соединения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021076002A1 true WO2021076002A1 (ru) 2021-04-22

Family

ID=69171543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000086 WO2021076002A1 (ru) 2019-10-16 2020-02-21 Способ контроля темпереатуры клеммного соединения

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210391705A1 (ru)
RU (1) RU2711086C1 (ru)
WO (1) WO2021076002A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112185760A (zh) * 2020-10-13 2021-01-05 儒竞艾默生环境优化技术（上海）有限公司 继电器保护系统和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1129923A (en) * 1979-07-20 1982-08-17 Stanley B. Welch Temperature sensor for glass-ceramic cooktop
US5017875A (en) * 1988-09-26 1991-05-21 Snow Brand Milk Products Co., Ltd. Disposable sensor
US8417482B2 (en) * 2010-07-12 2013-04-09 R.W. Beckett Corporation Self contained boiler sensor
DE102016214537A1 (de) * 2016-08-05 2018-02-08 Robert Bosch Gmbh Temperatursensor für ein Heizelement, Heizelement mit Temperatursensor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1575259A1 (ru) * 1988-02-01 1990-06-30 Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения Устройство дл измерени превышени температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой
US5619066A (en) * 1990-05-15 1997-04-08 Dallas Semiconductor Corporation Memory for an electronic token
RU2276338C1 (ru) * 2004-08-24 2006-05-10 Открытое акционерное общество "Челябинский завод "ТЕПЛОПРИБОР" Способ проверки соответствия сигналов термоэлектрических преобразователей действительным значениям температуры
TW200946883A (en) * 2008-05-09 2009-11-16 Foxconn Tech Co Ltd Temperature sensing device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1129923A (en) * 1979-07-20 1982-08-17 Stanley B. Welch Temperature sensor for glass-ceramic cooktop
US5017875A (en) * 1988-09-26 1991-05-21 Snow Brand Milk Products Co., Ltd. Disposable sensor
US8417482B2 (en) * 2010-07-12 2013-04-09 R.W. Beckett Corporation Self contained boiler sensor
DE102016214537A1 (de) * 2016-08-05 2018-02-08 Robert Bosch Gmbh Temperatursensor für ein Heizelement, Heizelement mit Temperatursensor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2711086C1 (ru) 2020-01-15
US20210391705A1 (en) 2021-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4858054A (en) Protective circuits and devices for the prevention of fires
US5604656A (en) Electromechanical relays
KR101116087B1 (ko) 보호 장치
MXPA06014887A (es) Tapon de seguridad adecuado para la conexion a una salida de corriente electronica.
US5986866A (en) Solid state overload relay
US20150009600A1 (en) Power Cord Apparatus for Remotely Detecting Excessive Operational Parameters in an Electrically Powered Machine
JP5165797B2 (ja) 電圧低下装置の過負荷防止
US5818674A (en) Solid state overload relay
WO2021076002A1 (ru) Способ контроля темпереатуры клеммного соединения
US20130162387A1 (en) Thermal cutoff link safety fuse in hvac system
US6628485B1 (en) Apparatus for limiting an electrical current
RU2696319C1 (ru) Способ контроля температуры клеммного соединения
CN109643887B (zh) 保护开关器
EP4147061B1 (en) Method and apparatus for detection of a fuse failure
SU792405A1 (ru) Устройство дл защитного отключени электроустановки
US20200025809A1 (en) Destructive current conditions protective system and method
EP1605592A2 (en) Improvement in a TRIAC protection circuit
JPH05266964A (ja) 電熱器具の安全装置

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: 20875828

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 23.09.2022)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20875828

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1