СПОСОБ ЗАЩИТЫ КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК H02H5/04 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к средствам защиты от недопустимых превышений температуры коммутационной аппаратуры и контактных резьбовых соединений токоведущих частей в схемах электроснабжения, непосредственно реагирующим на недопустимое превышение температуры. Преимущественно может использоваться в системах электроснабжения жилых, административных и производственных объектов напряжением 0,4 кВ.

Известен способ защиты от перегрева электронагревательного прибора путем последовательного соединения с нагревательным элементом необратимого нормально замкнутого предохранителя (патент RU №2041573, МПК 7 Н 02 Н 5/04).

Известный способ не позволяет решить задачу защиты коммутационной аппаратуры потому, что нагретый зажим коммутационного аппарата не сможет оказывать на предохранитель теплового воздействия, достаточного для его срабатывания.

За прототип принят наиболее близкий по решаемой задаче, достигаемому результату и технической сущности широко известный способ защиты коммутационной аппаратуры, используемый при эксплуатации потребительских сетей, при котором регулярно проводят затяжку любых соединений и, в частности, затяжку контактного соединения зажима коммутационных аппаратов и силового провода путем ввинчивания винта зажима коммутационного аппарата (Справочник по монтажу электроустановок промышленных предприятий (в двух книгах) под редакцией В.В.Белоцерковца, Б.А.Делибаша. Издание второе, переработанное и дополненное. Книга первая, Москва, «Энергия», 1976, с.161, гл.4-24).Затяжка зажимов - признак аналога, совпадающий с существенным признаком заявляемого способа. Такая операция в способе-прототипе на некоторый период времени после ее проведения позволяет обеспечить прочное, надежное соединение между силовым проводом сети и зажимом коммутационного аппарата.

В случае ослабления соединения силового провода с зажимом коммутационного аппарата с течением времени происходит возрастание сопротивления, нагрев зажима коммутационного аппарата и местный нагрев силового провода, той части провода, которая находится в контакте с зажимом коммутационного аппарата, что может вызвать возгорание. Известный способ не гарантирует предотвращение возгораний контактного соединения коммутационной аппаратуры из-за отсутствия информации о температуре подверженных возгоранию зон в интервалах между профилактическим обслуживанием аппаратуры и проведением затяжек контактов.

Известно защитное устройство коммутационной аппаратуры, например, устройство защитного отключения токов утечки для автоматического выключателя (Номенклатурный каталог 1-2003 Дивногорского завода низковольтной аппаратуры. Автоматические выключатели серии BA 61-29. Техническое описание, с.7).

Защитное устройство обеспечивает защиту от возникновения пожаров при нарушении изоляции сетей промышленных и бытовых зданий и не предотвращает от перегрева контактов.

В качестве прототипа заявляемого устройства принята более близкая функционально схема защиты полупроводникового элемента от превышений температуры определенной величины, включающая токоведущие части схемы, полупроводниковый элемент, герметичные полости, заполненные материалом, обладающим объемным расширением и переходящим из твердой в жидкую фазу при повышении температуры, например парафином (Патент JP №32479994 B2, МПК 7 Н 02 Н 5/04, Н 01 Н 37/76, опубликованный в сборнике «Изобретения стран мира», выпуск 107, №2/2003).

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются: расположенный в подложке датчик температуры с материалом, обладающим возможностью перехода из твердой фазы в жидкую фазу при недопустимом превышении температуры. Недостатком прототипа-устройства является неспособность предотвращения возгораний коммутационной аппаратуры из-за того, что материал, которым заполнены герметичные полости, не создаст необходимых для разрыва силового провода усилий.

Изобретение направлено на предотвращение пожаров от возгорания электропроводки систем электроснабжения жилых, административных и производственных объектов напряжением 0,4 кВ, распространяемых от зажимов коммутационной аппаратуры.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности предотвращения возгорания контактного соединения за счет получения оперативной и достоверной информации о тепловом состоянии наиболее подверженных возгоранию зон.

Технический результат достигается тем, что в способе защиты коммутационной аппаратуры и контактных резьбовых соединений токоведущих частей, включающем поддержание температуры зажимов коммутационной аппаратуры в допустимых пределах путем затяжки зажимов, согласно изобретению осуществляют контроль отклонения от нормальной температуры зажимов коммутационной аппаратуры посредством установки в зажим коммутационной аппаратуры устройства для контроля отклонения от нормальной температуры контактных токоведущих частей, а затяжку зажима коммутационной аппаратуры проводят при появлении звукового сигнала, по которому судят о недопустимом отклонении температуры зажима от нормальной температуры.

Технический результат достигается тем, что устройство для контроля отклонения от нормальной температуры контактных токоведущих частей, содержащее расположенный в подложке датчик температуры с материалом, обладающим способностью перехода из твердой в жидкую фазу при недопустимом превышении температуры, согласно изобретению дополнительно содержит блок питания с пружинными контактами и блок звуковой сигнализации, а датчик температуры снабжен контактами и термощупом, при этом контакты датчика температуры установлены в подложке с одной ее стороны и расперты материалом, обладающим способностью перехода из твердой в жидкую фазу при недопустимом превышении температуры, с другой стороны в подложке установлен термощуп, причем один из контактов датчика температуры электрически соединен с пружинным контактом блока питания напрямую, а другой его контакт электрически соединен со вторым пружинным контактом блока питания через блок звуковой сигнализации.

Отличием заявляемого способа от способа-прототипа является осуществление контроля отклонения от нормальной температуры зажимов коммутационной аппаратуры посредством установки в зажим коммутационной аппаратуры устройства для контроля отклонения от нормальной температуры контактных токоведущих частей, проведение затяжки зажима коммутационной аппаратуры при появлении звукового сигнала, по которому судят о недопустимом отклонении температуры зажима от нормальной температуры.

Это доказывает соответствие заявляемого способа критерию «новизна». Известно из уровня техники осуществление контроля теплового состояния зон возможного перегрева различного оборудования, например, контактных соединений, трущихся деталей, деталей, подверженных нагреву от внешних источников, с помощью инфракрасной камеры, например, компактной инфракрасной камеры ThermaCAM E2 компании FLIR Systems (http://www.pergam.ru/e2.htm ).

Контроль теплового состояния подверженных нагреву зон с помощью инфракрасных камер предполагает периодический контроль и не дает оперативной информации о тепловом состоянии контролируемых зон в момент наступления перегрева, способного вызвать возгорание оборудования.

В заявляемом способе проведение контроля отклонения от нормальной температуры зажимов коммутационной аппаратуры посредством установки в ее зажимы устройства для контроля отклонения от нормальной температуры контактных токоведущих частей позволяет получить не только достоверную, но и оперативную информацию о температуре наиболее подверженных возгоранию зон и в результате этого позволяет обеспечить возможность предотвращения возгорания контактного соединения и распространения возгорания.

Таким образом, известное решение не обеспечивает достижения технического результата заявляемого изобретения. Кроме того, из уровня техники не выявлены решения, в которых бы была известна установка устройства для контроля отклонения от нормальной температуры контактных токоведущих частей, находящихся под напряжением, что доказывает соответствие способа изобретательскому уровню.

Отличием заявляемого устройства от устройства-прототипа, подтверждающим его новизну, является то, что оно дополнительно содержит блок питания с пружинными контактами и блок звуковой сигнализации, датчик температуры снабжен контактами и термощупом, установка контактов датчика температуры в подложке с одной ее стороны, и то, что они расперты материалом, обладающим способностью перехода из твердой в жидкую фазу при недопустимом превышении температуры, установка термощупа в подложке с другой стороны, соединение одного из контактов датчика температуры с пружинным контактом блока питания напрямую, а другого его контакта со вторым пружинным контактом блока питания через блок звуковой сигнализации.

Из уровня техники известно использование термощупов для контроля теплового состояния микросхем, например, использование термощупа Stainless Steel Temperature Probe в стандартном выносном термодатчике Standard External Temperature Sensor в защитном устройстве от перегрева Р2Т - Cable фирмы - производителя ASUA (http://catalog.f-centre.ru/Out.phtml?l=asus mb&2=ASUS P2T cable 3800). В известном решении термощуп, с целью сохранения микросхемы от теплового повреждения, находится в контакте с корпусом микросхемы, не являющейся токоведущей частью.

Заявляемое устройство обеспечивает получение оперативной и достоверной информации и возможность предотвращения возгорания благодаря установке термощупа в контактную токоведущую часть коммутационного аппарата. В известном устройстве термощуп электрически связан с термодатчиком, а в заявляемом устройстве термощуп и термодатчик связаны механически. Причем в заявляемом устройстве термощуп служит еще и основанием для установки термодатчика, благодаря чему 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. Отсутствие электрической связи термодатчика с термощупом исключает ложное срабатывание, что повышает достоверность информации. Только в такой совокупности взаимосвязей достигается технический результат - оперативность срабатывания. Таким образом, сопоставительный анализ показывает, что технический результат заявляемого устройства достигается неизвестной из уровня техники совокупностью отличительных признаков, что подтверждает соответствие критерию изобретательский уровень.

Способ осуществляют следующим образом. При монтаже или в процессе эксплуатации коммутационной аппаратуры устанавливают в зажимы устройство для контроля отклонения от нормальной температуры контактных токоведущих частей, а именно термощуп, и производят затяжку. В процессе эксплуатации коммутационной аппаратуры при поступлении звукового сигнала, появляющегося вследствие недопустимого отклонения от нормальной температуры зажима, производят затяжку данного зажима, в котором установлено сработавшее устройство. Затяжку возможно производить как при отключенном, так и при включенном коммутационном аппарате. При затяжке зажима включенного коммутационного аппарата применяют отвертку с изолированной ручкой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено схематично заявляемое устройство при нормальной температуре зажимов коммутационной аппаратуры или контактных резьбовых соединений токоведущих частей.

На фиг.2 представлено устройство при недопустимом отклонении от нормальной температуры зажима коммутационной аппаратуры или контактных токоведущих частей.

На фиг.3 представлен схематично вид сбоку коммутационного аппарата в момент установки в его зажим заявляемого устройства, а на фиг.4 - то же в аксонометрии.

Устройство для контроля отклонения от нормальной температуры контактных токоведущих частей содержит расположенный в подложке 1, выполненной из теплопроводящего материала, например, меди, датчик температуры с материалом 2, обладающим способностью перехода из твердой в жидкую фазу при недопустимом превышении температуры, например, полиэтиленом, блок питания 3 с пружинными контактами 4 и блок звуковой сигнализации 5. Датчик температуры снабжен контактами 6, выполненными из диэлектрического материала, например эбонита, и термощупом 7, выполненным из теплопроводящего материала, например, за одно целое с подложкой 1. При этом контакты 6 датчика температуры установлены в подложке 1 с одной ее стороны и расперты материалом 2, обладающим способностью перехода из твердой в жидкую фазу при недопустимом превышении температуры. С другой стороны в подложке 1 расположен термощуп 7. Один из контактов 6 датчика температуры электрически соединен с пружинным контактом 4 блока питания 3 напрямую, а другой его контакт 6 электрически соединен со вторым пружинным контактом 4 блока питания 3 через блок звуковой сигнализации 5 посредствам соединительных проводов 8.

Устройство работает следующим образом. В зажим 9 коммутационного аппарата 10 вместе с силовым проводом 11 зажимается термощуп 7 заявляемого устройства. Вследствие ослабления контакта в зажиме 9 коммутационного аппарата 10 либо вследствие других факторов образуется местный нагрев зажима 9 коммутационного аппарата 10, который может вызвать оплавление или возгорание изоляции силового провода 11 и, как следствие, междуфазное короткое замыкание. В заявляемом устройстве между контактами 6 помещено вещество 2 с температурой плавления, обеспечивающей разомкнутое состояние контактов 6 при нормальной температуре, то есть при температуре, соответствующей рабочим параметрам коммутационного аппарата 10. При нагреве зажима 9 коммутационного аппарата 10 нагревается термощуп 7 заявляемого устройства, нагрев термощупа 7 до температуры плавления вещества 2 вызовет плавление вещества 2, вследствие чего замкнутся контакты 6, тем самым обеспечивается соединение блока питания 3 и блока звуковой сигнализации 5 посредством соединительных проводов 8.

Использование: для защиты от недопустимых превышений температуры коммутационной аппаратуры и контактных резьбовых соединений токоведущих частей в схемах электроснабжения. Технический результат заключается в получении оперативной и достоверной информации о тепловом состоянии наиболее подверженных возгоранию зон. Устройство для контроля контактных токоведущих частей, содержащее расположенный в подложке датчик температуры с материалом, переходящим из твердой в жидкую фазу при недопустимом превышении температуры, дополнительно содержит блок питания с пружинными контактами и блок звуковой сигнализации, а датчик температуры снабжен контактами и термощупом, при этом контакты датчика температуры установлены в подложке с одной ее стороны и расперты вышеуказанным материалом, с другой стороны в подложке установлен термощуп, причем один из контактов датчика температуры электрически соединен с пружинным контактом блока питания напрямую, а другой его контакт электрически соединен со вторым пружинным контактом блока питания через блок звуковой сигнализации. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ защиты коммутационной аппаратуры и контактных резьбовых соединений токоведущих частей, включающий поддержание температуры зажимов коммутационной аппаратуры в допустимых пределах путем затяжки зажимов, отличающийся тем, что осуществляют контроль отклонения от нормальной температуры зажимов коммутационной аппаратуры посредством установки в зажим коммутационной аппаратуры устройства для контроля отклонения от нормальной температуры контактных токоведущих частей, а затяжку зажима коммутационной аппаратуры проводят при появлении звукового сигнала, по которому судят о недопустимом отклонении температуры зажима от нормальной температуры.2. Устройство для контроля отклонения от нормальной температуры контактных токоведущих частей, содержащее расположенный в подложке датчик температуры с материалом, обладающим способностью перехода из твердой в жидкую фазу при недопустимом превышении температуры, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок питания с пружинными контактами и блок звуковой сигнализации, а датчик температуры снабжен контактами и термощупом, при этом контакты датчика температуры установлены в подложке с одной ее стороны и расперты материалом, обладающим способностью перехода из твердой в жидкую фазу при недопустимом превышении температуры, с другой стороны в подложке установлен термощуп, причем один из контактов датчика температуры электрически соединен с пружинным контактом блока питания напрямую, а другой его контакт электрически соединен со вторым пружинным контактом блока питания через блок звуковой сигнализации.