АППАРАТНЫЙ ЗАЖИМ Российский патент 2008 года по МПК H02G15/00 

Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к аппаратным зажимам, используемым для присоединения алюминиевых или сталеалюминиевых проводов к выводам аппаратов электроэнергетических объектов.

Известен аппаратный зажим для присоединения проводов к выводам аппаратов, содержащий алюминиевый корпус, предназначенный для закрепления в нем провода линии, и контактную лапку для присоединения к выводам аппаратов, причем зажим снабжен, по меньшей мере, одной дополнительной пластиной, выполненной из слоя алюминия, плакированного медью, и установленной на контактной лапке стороной из слоя алюминия, а к выводам аппарата обращенной стороной из слоя меди, при этом толщина медного слоя дополнительной пластины выбирается в пределах 0,05÷0,4 мм таким образом, чтобы соотношение толщины алюминиевого слоя к толщине медного слоя дополнительной пластины находилось в пределах 1÷60 [1].

Аппаратный зажим с дополнительной алюминиевой пластиной, плакированной медью, обладает достоинством в части обеспечения большого срока службы, но при этом находит ограниченное применение на электроэнергетических объектах из-за существенных материальных затрат и высокой стоимости.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному техническому решению является аппаратный зажим для присоединения проводов воздушных линий электропередачи к выводам аппаратов распределительных устройств подстанций, содержащий алюминиевый корпус, предназначенный для закрепления в нем провода линии, и контактную лапку из алюминия с нанесенным на нее слоем меди для присоединения к выводам аппаратов [2].

Основные недостатки аппаратного зажима, предназначенного для монтажа проводов больших сечений (300÷700 мм²) и являющегося ближайшим аналогом к предложенному техническому решению, следующие:

- расслоение металла в торцевой части контактной лапки;

- наличие «утяжин» в месте перехода корпуса в контактную лапку (наклонная часть зажима);

- высокая металлоемкость;

- невозможность обеспечения необходимой толщины контактной лапки;

- в случае применения аппаратного зажима с полыми проводами: наличие вкладыша, вероятность попадания влаги в полость провода, недостаточная прочность заделки провода, большие геометрические размеры корпуса (толщина, длина), необходимые для обеспечения оптимальных условий его опрессования на проводе, вероятность излома провода на выходе из аппаратного зажима при его интенсивных колебаниях от ветровых нагрузок.

Заявитель ставил перед собой цель разработать аппаратный зажим, который бы позволил устранить вышеперечисленные недостатки известных зажимов аналогичного назначения и достичь положительного технического результата в части повышения технологичности изготовления зажима, снижения его материалоемкости и обеспечения унификации конструкции. Данный результат достигается за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков аппаратного зажима, приведенной в нижеследующей формуле изобретения: «аппаратный зажим для присоединения проводов воздушных линий электропередачи к выводам аппаратов распределительных устройств подстанций, содержащий алюминиевый корпус, предназначенный для закрепления в нем провода линии, и контактную лапку из алюминия с нанесенным на нее слоем меди для присоединения к выводам аппаратов; с одной стороны контактной лапки выполнен закрепляемый в корпусе методом опрессования цилиндрический стержень, при этом длина опрессования l_{опресс.с.} корпуса на цилиндрическом стержне равна длине опрессования l_{опресс.к.} корпуса на проводе, то есть l_{опресс.с.}=l_{опресс.к.}, причем при применении аппаратного зажима для полых проводов цилиндрический стержень выполнен со ступенчатым переходом (в) к плоской части контактной лапки шириной b, а длина L_к корпуса зажима зависит от длины L_л цилиндрического стержня контактной лапки и принимается равной L_к=(0,85÷0,95)·L_л; ширина b цилиндрического стержня контактной лапки принимается в пределах 2÷4 мм; для предотвращения попадания влаги в полость полого провода высота h₁ и ширина b₁ ступенчатого перехода цилиндрического стержня принимаются равными: h₁=1,5÷2,5 мм и b₁=2,5÷4,5 мм; для линии с двумя и более полыми проводами в расщепленной фазе цилиндрический стержень изогнут под углом α₁=35-55° относительно продольной оси контактной лапки; на поверхности цилиндрического стержня по всей его длине выполнены проточки треугольной формы с высотой h при угле наклона треугольного зуба проточки α=30÷60°, определяемой из соотношения h=(0,075÷0,15)·d_пр.min, где d_пр.min - минимальный диаметр применяемого в аппаратных зажимах провода, при этом длина опрессования l_{опресс.с.} корпуса на цилиндрическом стержне определяется в зависимости от длины опрессования l_{опресс.к.} на проводе из соотношения l_{опресс.с.}=(0,45÷0,65)·l_{опресс.к.}; на цилиндрическом стержне контактной лапки зажима для полых проводов выполнена, по крайней мере, одна проточка глубиной h₂=0,5÷2,8 мм и шириной b₂=(0,08÷0,12)·L_л».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид аппаратного зажима, выполненного согласно настоящему изобретению; на фиг.2 показана отдельно контактная лапка с цилиндрическим стержнем зажима на фиг.1; на фиг.3 -треугольные проточки, выполняемые на поверхности цилиндрического стержня (вариант по 5-му и 6-му зависимым пунктам формулы изобретения); на фиг.4 представлен вариант аппаратного зажима с изогнутым корпусом для линии с двумя и более проводами в расщепленной фазе; на фиг.5 изображен общий вид аппаратного зажима, выполненного согласно настоящему изобретению, для варианта применения с полыми проводами; на фиг.6 - контактная лапка аппаратного зажима на фиг.5; на фиг.7 представлен вариант аппаратного зажима с изогнутым цилиндрическим стержнем контактной лапки для варианта применения с двумя и более полыми проводами линий в расщепленной фазе.

Заявляемый аппаратный зажим содержит алюминиевую контактную лапку 1 (формуется из прутка или выполняется литьем), представляющую собой плоскую прямоугольную пластину, одна сторона которой заканчивается гладким цилиндрическим стержнем 2 с возможным (для полых проводов) ступенчатым переходом (в) к плоской части контактной лапки 1 шириной b, и корпус 3 в виде трубы круглого сечения, соединяемый с контактной лапкой 1 методом опрессования, то есть стержень 2 лапки 1 предварительно вставляется в отверстие корпуса 3 и опрессовывется матрицей в зоне опрессования (l_{опресс.с.}). Длина опрессования l_{опресс.с.} корпуса на цилиндрическом стержне в этом случае принимается равной длине опрессования l_{опресс.к.} корпуса на проводе, то есть l_{опресс.с.}=l_{опресс.к.}. Ширина b ступенчатого перехода (в) стержня 2 оптимально выбирается в пределах b=2÷4 мм.

На стержне 2 могут выполняться дополнительные проточки 4, например, треугольной формы (фиг.3), расположенные с равномерным шагом по всей длине стержня 2. При выполнении стержня 2 с проточками 4 треугольной формы обеспечивается увеличение контактной поверхности корпуса 3 со стержнем 2 при той же длине опрессования, что и корпуса 3 с проводом 5. Это позволяет уменьшить длину стержня 2, сохраняя одинаковую контактную поверхность корпуса 3 под проводом 5 и под стержнем 2, и одновременно уменьшить длину аппаратного зажима, а соответственно, и его металлоемкость.

Высоту h проточек 4, если угол α при вершине треугольного зуба проточки 4 равен 30÷60°, можно рассчитать по соотношению: h=(0,075÷0,l5)·d_пр.min, где d_пр.min - минимальный диаметр провода 5 из группы проводов, монтируемых в аппаратном зажиме. Необходимо учитывать при этом, что коэффициент 0,075 в данном соотношении применяется для минимального диаметра провода сечением 300 мм², а коэффициент 0,15 - для максимального диаметра провода сечением 700 мм². При выполнении указанных соотношений длину l_{опресс.с.} опрессования стержня 2 с корпусом 3 можно сократить почти в два раза при обеспечении такой же площади контакта провода 5, введенного в корпус 3 при соединении корпуса 3 с проводом 5. Расчетное соотношение для определения длины опрессования l_{опресс.с.} следующее: l_{опресс.с.}=(0,45÷0,65)·l_{опресс.к.}, где l_{опресс.к.} - длина опрессования корпуса 3 зажима на проводе 5, причем коэффициент 0,45 применяется при высоте h проточки 4, равной 2,5 мм, а коэффициент 0,65 - при h=1,5 мм.

Применение контактной лапки 1 с цилиндрическим стержнем 2 в аппаратных зажимах для линий с двумя и более проводами в расщепленной фазе обеспечивает унификацию конструкции, так как на монтаже требуются аппаратные зажимы с различным расположением контактных лапок к плоскости гиба корпуса (параллельно или перпендикулярно), а предлагаемая конструкция аппаратного зажима обеспечивает необходимый вариант исполнения при опрессовании контактной лапки с корпусом путем разворота последнего.

При применении аппаратных зажимов известных конструкций для полых проводов они комплектуются металлическими вкладышами (не показаны) для предотвращения деформации провода при опрессовании, кроме того, для исключения излома полых проводов при ветровых воздействиях (полые провода легкие по весу, имеют большой диаметр и обладают высокой парусностью, что способствует их ветровым колебаниям) на провода и корпус аппаратных зажимов посредством бандажей крепятся стальные спиральные протекторы.

Предложенная конструкция аппаратного зажима для полых проводов (фиг.5, 6, 7) позволяет полностью исключить указанные недостатки. В этом случае роль вкладыша играет цилиндрический стержень 6 контактной лапки 7, при этом корпус 8 зажима в виде трубы круглого сечения выполняется значительно короче и меньшего сечения, поскольку контактная поверхность провода 9 с контактной лапкой 7 в основном обеспечивается за счет цилиндрического стержня 6; роль корпуса 8 сводится к обеспечению контактного соединения провода 9 с контактной лапкой 7 при опрессовании. Длина L_к корпуса 8 зажима зависит от длины L_л стержня 6 контактной лапки 7 и принимается равной L_к=(0,85÷0,95)·L_л. С целью исключения попадания влаги в полость полого провода 9 ступенчатый переход цилиндрического стержня 6 к контактной лапке 7 выполняется с такими соотношениями по высоте h₁ и ширине b₁: h₁=1,5÷2,5 мм и b₁=2,5÷4,5 мм. В то же время на цилиндрическом стержне 6 может быть выполнена одна проточка 10 глубиной h₂=0,5÷2,8 мм и шириной b₂=(0,08÷0,12)·L_л, где L_л - длина опрессования корпуса 8 на стержне 6 контактной лапки 7.

Для линий с двумя и более полыми проводами 9 в расщепленной фазе цилиндрический стержень 6 делается изогнутым (фиг.7) под углом α₁=35÷55° относительно продольной оси 11 контактной лапки 7, что наряду с изгибом допустимым радиусом полого провода и установкой парных распорок на определенном расстоянии от контактной лапки зажима позволяет формировать расщепленную фазу необходимой геометрии.

Применение заявляемых аппаратных зажимов даст возможность существенно сократить материальные затраты, сэкономить на дорогостоящих металлах (алюминий, медь) при обеспечении заданной оптимальной прочности заделки провода в зажиме, снизить вес и уменьшить габариты, обеспечить унификацию аппаратных зажимов (без изменения конструкции их можно с положительным эффектом применять для любых проводов, в том числе и полых, а также на воздушных линиях электропередачи с двумя и более проводами в расщепленной фазе), упростить технологию производства за счет обеспечения оптимальных условий опрессования корпуса зажима на проводе. Аппаратные зажимы заявленной конструкции готовятся к серийному изготовлению.

Источники информации

1. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2255403, класс Н02G 15/02, заявлено 10.12.2003 г., опубликовано 27.06.2005 г. Бюллетень №18.

2. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2262787, класс Н01R 11/12, Н02G 15/02, заявлено 03.02.2004 г., опубликовано 20.10.2005 г. Бюллетень №29.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в качестве аппаратных зажимов для присоединения проводов к аппаратам распределительных устройств подстанций. Техническим результатом является снижение материалоемкости, стоимости и высокая степень унификации. Зажим состоит из алюминиевой контактной лапки (1) с цилиндрическим стержнем (2) на одной из ее сторон, вставляемым в корпус (3) и спрессовываемым матрицей в зоне опрессования l_{опресс.с.}=l_{опресс.к.}. Для полых проводов (9) цилиндрический стержень (6) контактной лапки (7) выполняется со ступенчатым переходом (в) шириной b=2÷4 мм; высота h₁ и ширина b₁ ступеньки, при этом равны: h₁=1,5÷2,5 мм и b₁=2,5÷4,5 мм. Для увеличения контактной поверхности корпуса (3) на стержне (2) могут быть выполнены треугольные проточки (4) с высотой h при угле наклона треугольного зуба проточки α=30-60°, определяемой из соотношения h=(0,075÷0,15)·d_пр.min, где d_пр.min - минимальный диаметр провода (9) из группы монтируемых в аппаратном зажиме. Длина опрессования полого провода (9) рассчитывается по следующему соотношению: l_{опресс.с.}=(0,45÷0,65)·l_{опресс.к.}, а длина корпуса (8) зависит от длины стержня 6 и определяется по такому соотношению: L_к=(0,85÷0,95)·L_л. Для линий с расщепленными проводами цилиндрический стержень 6 изогнут под углом α₁=35-55° относительно продольной оси (1) 1 контактной лапки (7). 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Аппаратный зажим для присоединения проводов воздушных линий электропередачи к выводам аппаратов распределительных устройств подстанций, содержащий алюминиевый корпус, предназначенный для закрепления в нем провода линии, и контактную лапку из алюминия с нанесенным на нее слоем меди для присоединения к выводам аппаратов, отличающийся тем, что с одной стороны контактной лапки выполнен закрепляемый в корпусе методом опрессования цилиндрический стержень, при этом длина опрессования l_{опресс.c.} корпуса на цилиндрическом стержне равна длине опрессования l_{опресс.к.} корпуса на проводе, то есть l_{опресс.с.}=l_{опресс.к.}, причем при применении аппаратного зажима для полых проводов цилиндрический стержень выполнен со ступенчатым переходом (в) к плоской части контактной лапки шириной b, а длина L_к корпуса зажима зависит от длины L_л цилиндрического стержня контактной лапки и принимается равной L_к=(0,85÷0,95)·L_л.2. Зажим по п.1, отличающийся тем, что ширина b цилиндрического стержня контактной лапки принимается в пределах 2÷4 мм.3. Зажим по п.1, отличающийся тем, что для предотвращения попадания влаги в полость полого провода высота h₁ и ширина b₁ ступеньки цилиндрического стержня принимаются равными h₁=1,5÷2,5 мм и b₁=2,5÷4,5 мм.4. Зажим по п.1, отличающийся тем, что для линии с двумя и более полыми проводами в расщепленной фазе цилиндрический стержень изогнут под углом α₁=35÷55° относительно продольной оси контактной лапки.5. Зажим по п.1, отличающийся тем, что на поверхности цилиндрического стержня по всей его длине выполнены проточки треугольной формы с высотой h при угле наклона треугольного зуба проточки α=30÷60°, определяемой из соотношения h=(0,075-0,15)·d_пр.min, где d_пр.min - минимальный диаметр применяемого в аппаратных зажимах провода, при этом длина опрессования l_{опресс.c.} корпуса на цилиндрическом стержне определяется в зависимости от длины опрессования l_{опресс.к.} на проводе из соотношения l_{опресс.с.}=(0,45÷0,65)·l_{опресс.к.}.6. Зажим по п.1, отличающийся тем, что на цилиндрическом стержне контактной лапки зажима для полых проводов выполнена, по крайней мере, одна проточка глубиной h₂=0,5÷2,8 мм и шириной b₂=(0,08÷0,12)·L_л.