ЗАЗЕМЛЯЮЩИЙ ЗАЖИМ Российский патент 2003 года по МПК H01R4/66 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к зажимам переносных заземлений, используемых для заземления отключенных проводников, преимущественно проводов воздушных линий электропередачи и шин прямоугольного сечения распредустройств.

Известен заземляющий зажим, содержащий электродинамический контур, образованный планками, установленными одна вдоль другой, контактный узел, расположенный в нижней части электродинамического контура, захват для улавливания заземляемого провода, выполненный на нижнем конце одной из планок электродинамического контура. Верхние концы планок соединены гибкой перемычкой. В точке соединения гибкой перемычки со второй планкой подсоединена планка спуска, которая расположена вдоль второй планки электродинамического контура и изолирована от нее ниже точки соединения. На нижнем конце планки спуска размещена клемма для подсоединения заземляющего провода (а.с. СССР 1814121, МКИ 5 Н 01 R 4/66, "Заземляющий зажим", Мрыхин В.И., Сергеев Д.А., Бюл. "Открытия, изобретения.", 17, 07.05.93 г.).

В данном заземляющем зажиме в режиме короткого замыкания контактное нажатие в контактном узле увеличено путем введения в его конструкцию электродинамического контура. Вместе с тем, этот зажим конструктивно сложен из-за сравнительно большой номенклатуры входящих в него элементов. Сложен зажим и технологически из-за необходимости электроизолирования планки спуска и выполнения соединения планок электродинамического контура и спуска.

Для устойчивой фиксации зажима от опрокидывания (поворота вокруг оси заземляемого провода) необходимо, чтобы масса части зажима, расположенной выше контактного узла (заземляемого провода), была меньше массы части зажима, расположенной ниже контактного узла. Для выполнения этого условия в данном зажиме приходится увеличивать металлоемкость, т.к. электродинамический контур, определяющий массу зажима, расположен в нем выше контактного узла. Кроме того, между заземляемыми и заземляющими проводами, связанными с зажимом, также возникают электродинамические усилия, составляющая часть которых направлена вдоль оси заземляемого провода и "выворачивает" зажим в месте его установки на заземляемом проводе.

Известен также заземляющий зажим, содержащий электродинамический контур, образованный расположенными одна вдоль другой планками, выполненными из упругого ферромагнитного материала, контактный узел, расположенный в верхней части электродинамического контура и состоящий из контакт-деталей, выполняющих также по совместительству роль ограничителей перемещения заземляемого провода и захвата для улавливания заземляемого провода, клемму для подсоединения заземляющего провода, размещенную на нижнем конце одной из планок электродинамического контура, при этом место соединения нижних концов планок электродинамического контура расположено ниже контактного узла (Решение ФИПС о выдаче патента на изобретение от 29 января 2001 г. по заявке 98117118/09 (018734), Мрыхин В.И., Сергеев Д.А.). Конструкция этого зажима наиболее близка к заявляемому техническому решению (прототип).

В данном заземляющем зажиме контакт-детали контактного узла выполнены параллельными и при установке заземляемого провода в контактный узел контактирующие поверхности контакт-деталей располагаются под углом друг к другу, вершина которого находится в месте соединения нижних концов планок электродинамического контура. Выполнение контакт-деталей параллельными увеличивает число точек сцепления контактного узла с заземляемым проводом и препятствует "выворачиванию" зажима от действия электродинамических усилий, возникающих между заземляемыми и заземляющим проводами, составляющая которых направлена вдоль оси заземляемого провода. Эту же задачу решает и расположение под углом друг к другу контактирующих поверхностей контакт-деталей, которые в рабочем положении зажима выполняют роль точек опоры снизу для заземляемого провода.

Однако, несмотря на предусмотренные в указанном зажиме меры по предотвращению его "выворачивания" с заземляемого провода, эта задача не может считаться окончательно решенной для широкого диапазона токов короткого замыкания, особенно в области его больших значений, достигающих уровня 15-60 кА.

В основу изобретения поставлена задача создания универсального заземляющего зажима, служащего для заземления как проводов воздушных линий электропередачи, так и для заземления шин прямоугольного сечения распредустройств, путем изменения его конструкции, который бы гарантированно обеспечивал невозможность "выворачивания" зажима с места его установки на заземляемом проводнике, предотвращая тем самым срыв всего переносного заземления в целом с заземляемых проводников при протекании по ним любых по величине токов короткого замыкания.

Решение поставленной задачи достигается тем, что указанный зажим, содержащий электродинамический контур, образованный расположенными одна вдоль другой планками, выполненными из упругого ферромагнитного материала, контактный узел, расположенный в верхней части электродинамического контура и состоящий из контакт-деталей, образующих по совместительству ограничитель перемещения заземляемого проводника и захват для улавливания заземляемого проводника, клемму для подсоединения заземляющего провода, размещенную на нижнем конце одной из планок электродинамического контура, при этом место соединения нижних концов планок электродинамического контура расположено ниже контактного узла, согласно данному изобретению имеет существенные конструктивные изменения, а именно: контакт-детали контактного узла, принадлежащие, по меньшей мере, одной из планок электродинамического контура, снабжены поперечными ответвлениями из проводящего ферромагнитного материала, расположенными в плоскости, в общем, перпендикулярной продольной оси зажима, и направленными в рабочем положении зажима вдоль оси заземляемого проводника.

Отличительными признаками предлагаемого заземляющего зажима от указанного выше известного, наиболее близкого ему, является наличие поперечных ответвлений от контакт-деталей контактного узла, выполненных из проводящего ферромагнитного материала и образующих совместно с заземляемым проводником дополнительный электродинамический контур.

Благодаря наличию этих признаков при возникновении режима короткого замыкания, когда возникает "выворачивающий" момент, действующий на зажим вдоль оси заземляемого проводника, появляется и противодействующий ему момент за счет вновь образованного электродинамического контура, который и компенсирует "выворачивающий" момент.

Достижение указанного технического результата объясняется следующим. При установке зажима в рабочее положение заземляемый проводник и поперечные ответвления, выполненные из проводящего ферромагнитного материала, образуют с заземляемым проводником дополнительный электродинамический контур. При протекании по заземляемому проводнику тока короткого замыкания между проводником и одним из поперечных ответвлений, расположенным со стороны источника питания, возникают электродинамические усилия взаимодействия, которые могут рассматриваться как усилия между двумя проводниками с одинаковым направлением токов в них (А.А. Чунихин, "Электрические аппараты", Москва, Энергоатомиздат, 1988, с.47, с.38-42). При любых значениях заданного ударного или установившегося тока короткого замыкания всегда имеется возможность уравновесить "выворачивающий" момент, действующий на зажим вдоль оси заземляемого проводника, противодействующим ему моментом, зависящим от электродинамических усилий взаимодействия между одним из поперечных ответвлений и заземляемым проводником. Эти усилия определяются расчетным путем и, в конечном итоге, зависят (при заданных токах) от геометрических параметров поперечных ответвлений. При установке на заземляемые проводники нескольких переносных заземлений параллельно (или в зоне наведенного напряжения) работают одновременно оба крыла поперечных ответвлений. Кроме того, за счет выполненных на зажиме поперечных ответвлений увеличивается и механический момент сопротивления "выворачивающему" моменту. Поперечные ответвления в рабочем положении зажима могут располагаться как непосредственно над заземляемым проводником, так и непосредственно под заземляемым проводником, что принимается, исходя из технологических соображений.

Предлагаемый заземляющий зажим иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-5.

На фиг.1 показан общий вид заземляющего зажима.

На фиг.2 - то же, вид слева.

На фиг. 3 показан общий вид заземляющего зажима в рабочем положении совместно с заземляемым проводом, вид слева.

На фиг.4 - то же совместно с заземляемой шиной, вид слева.

На фиг.5 показана схема приложения сил и моментов, действующих на зажим при заданном направлении тока.

Заземляющий зажим состоит из электродинамического контура, образованного упругими ферромагнитными планками 1 и 2, расположенными одна вдоль другой, контактного узла, расположенного в верхней части электродинамического контура, состоящего из контакт-деталей 3, принадлежащих планке 2, и контакт-детали 4, принадлежащей планке 1. Контакт-детали 3 и 4 своими контактирующими поверхностями (поверхностями со стороны касания с заземляемым проводником) образуют ограничитель перемещения заземляемого провода. Контакт-деталь 4 оканчивается захватом 5 для улавливания заземляемого проводника. Соединение нижних концов планок 1 и 2 находится ниже контактного узла и это соединение произведено посредством хвостовика 6. Клемма 7 для подсоединения заземляющего провода размещена на нижнем конце одной из планок электродинамического контура. В данном частном примере контакт-деталь 4 снабжена поперечными ответвлениями 8, выполненными из проводящего ферромагнитного материала, расположенными в плоскости, в общем, перпендикулярной продольной оси зажима, и направленными в его рабочем положении вдоль оси заземляемого проводника. Поперечные ответвления 8 в частных случаях могут выполняться как упругими, так и снабженными ребрами жесткости, и могут иметь различную конфигурацию.

Заземляющий зажим устанавливается на проводник следующим образом. Заземляемый проводник улавливается захватом 5 и прилагаемое к изолирующей штанге усилие (на чертежах не показаны) передается на хвостовик 6 и далее - через планки 1 и 2 электродинамического контура - на заземляемый проводник. Под воздействием этого усилия контактный узел раскрывается, преодолевая силы упругости планок 1 и 2, нижние концы которых жестко соединены между собой. При дальнейшем воздействии усилия со стороны хвостовика 6 заземляемый проводник совершает относительное скольжение по контактирующим поверхностям контакт-деталей 3 и 4, которые выполняют в процессе этого относительного скольжения роль его ограничителя перемещения. Окончание относительного перемещения заземляемого проводника происходит при соприкосновении его с контактирующей поверхностью верхней (по отношению к продольной оси зажима) части котакт-детали 4, при этом вновь образованные согласно данному изобретению поперечные ответвления 8 контакт-детали 4 располагаются в данном частном случае непосредственно над заземляемым проводником, но обязательно вдоль его оси. В процессе относительного скольжения контактирующих поверхностей заземляемого проводника и контакт-деталей контактирующие поверхности самоочищаются от окисного слоя и атмосферных загрязнений.

Работа предлагаемого зажима при протекании по нему заданного тока характеризуется следующим. От контакт-деталей 3 и 4 контактного узла заданный ток стекает по планкам 1 и 2 к клемме 7. Возникающие при этом электродинамические усилия взаимодействия между планками 1 и 2, суммируясь с упругими усилиями этих же планок, развиваемых ими при раскрытии контактного узла, противостоят усилиям самопроизвольного отброса контакт-деталей 3 и 4 от заземляемого проводника. Компенсация "выворачивающих" усилий поясняется приведенной на фиг.5 схемой приложения сил и моментов, действующих на зажим при данном конкретном направлении тока. Стрелками показаны: направление заданного тока и направления возникающих при этом равнодействующих усилий, воздействующих на конструктивные элементы зажима относительно точки их приложения "О", а также соответствующие точке приложения "О" плечи вышеуказанных усилий. Стрелками также показаны направления моментов, действующих, в общем, в одной и той же плоскости.

На фиг. 5 приняты следующие обозначения: р₁=Р•sinα - равнодействующая "выворачивающих" усилий, где Р - усилие между перпендикулярно расположенными проводниками (заземляемым проводником и заземляющим проводом), l₁ - плечо "выворачивающих" усилий; P₂ - равнодействующая удерживающих усилий, обусловленная наличием дополнительного электродинамического контура между поперечными ответвлениями 8 и заземляемым проводником, l₂ - плечо удерживающих усилий; Р₃ - равнодействующая сил трения в контактном узле, препятствующая возможному смещению зажима, l₃ - плечо равнодействующей сил трения.

При Mo₁= Мо₂+Мо₃, т. е. при P₁•l₁= Р₂•l₂+P₃•l₃ предлагаемый зажим не подвержен "выворачиванию".

Предлагаемый зажим универсален, удобен в эксплуатации, технологичен в производстве, обеспечивает при любых заданных токах надежный электрический контакт в контактной паре "зажим - заземляемый проводник".

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к зажимам переносных заземлений, которые используются для заземления отключенных проводников круглого и прямоугольного сечений. Зажим содержит в себе два электродинамических контура, один из которых в режиме короткого замыкания компенсирует самопроизвольные усилия отброса контакт-деталей друг от друга, а другой - "выворачивающие" усилия, действующие на зажим вдоль оси заземляющего проводника. Техническим результатом является обеспечение в режиме короткого замыкания невозможности срыва электродинамического зажима с проводника всего заземления в целом, а также стабильности переходного сопротивления в контактной паре "зажим - заземляемый проводник". 5 ил.

Заземляющий зажим, содержащий электродинамический контур, образованный расположенными одна вдоль другой планками, выполненными из упругого ферромагнитного материала, контактный узел, расположенный в верхней части электродинамического контура и состоящий из контакт-деталей, образующих, по совместительству, ограничитель перемещения заземляемого проводника и захват для улавливания заземляемого проводника, клемму для подсоединения заземляющего провода, размещенную на нижнем конце одной из планок электродинамического контура, при этом место соединения нижних концов планок электродинамического контура расположено ниже контактного узла, отличающийся тем, что контакт-детали контактного узла, принадлежащие, по меньшей мере, одной из планок электродинамического контура, снабжены поперечными ответвлениями из проводящего ферромагнитного материала, расположенными в плоскости, в общем, перпендикулярной продольной оси зажима, и направленными в рабочем положении зажима вдоль оси заземляемого проводника.