УСТРОЙСТВО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ НИЗКОГО, СРЕДНЕГО ИЛИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, СОДЕРЖАЩЕЕ СРЕДСТВО С ХИМИЧЕСКИМ ЗАРЯДОМ Российский патент 2015 года по МПК H01H39/00 

Изобретение касается устройства переключения низкого, среднего или напряжения, содержащего средство с химическим зарядом, которое предназначено для замыкания и/или размыкания электрических контактов, и содержащего запальный или поджигающий шнур с материалом химического заряда, что нужно для зажигания химического заряда в соответствии с ограничительной частью п.1 и п.8 формулы изобретения.

В технике хорошо известно использование устройств переключения для средних напряжений, приводимое в действие газовым зарядом.

Пример такого переключателя описан в документе DE 2654441 A1. Исполнительный механизм этого переключателя приводится в действие капсулой с газовым зарядом. В загрузочном устройстве содержится несколько капсул. В этом сравнительно старом решении химический заряд не расположен непосредственно на контактном стержне.

Так что, если между устройством передачи нагрузки и контактными стержнями расположено несколько механических средств, это приведет к появлению механического зазора во время перемещения при приведении в действие.

Из-за этого газовый заряд необходимо располагать как можно ближе к контакту или контактному стержню, который надо привести в действие.

Но общая проблема состоит в следующем. Химический заряд расположен рядом с контактами или исполнительными механизмами контактов и, особенно при последовательном расположении эти детали находятся под большим напряжением. Для зажигания этого химического заряда необходимо использовать сигнальный проводник. Так что электрический контакт, ведущий к химическому заряду, находится под большим напряжением. Другой стороной проводника с электрической точки зрения необходимо управлять так, чтобы система зажигания или проводник или то, что используется, изолировала различные потенциалы и/или потенциал земли, что нужно для обеспечения высокой степени безопасности работы этого переключателя. Так что существует необходимость в изолированной части, по которой течет электрическая энергия от одного потенциала или потенциала земли до низкого, среднего или высокого потенциала. Другим известным в технике способом решения этой проблемы является установка преобразователя между потенциалом земли и потенциалом более высокого уровня. Благодаря установке специального преобразователя возможно создать барьер с гальванической развязкой, предназначенный для изоляции этих двух электрических уровней.

Следовательно, задача изобретения заключается в том, чтобы реализовать эти изолирующие элементы гораздо более эффективным образом, чтобы использовать более простые свойства зажигания.

Эта задача подробно решена в пункте 1 формулы изобретения.

Упомянутый выше запальный или поджигающий шнур используется вместе с другими синонимами, одним из которых является детонационный шнур. Это означает, что сам шнур состоит из материала химического заряда.

Так что ключевые признаки изобретения заключаются в том, что материал химического заряда запального или поджигающего шнура электроизоляционный, по меньшей мере, в состоянии до зажигания и, по меньшей мере, вдоль части своей длины.

Другое достоинство изобретения заключается в том, что материал химического заряда запального шнура окружен электроизоляционной оболочкой. Это означает, что шнур изолирован по всему поперечному сечению.

В еще одном полезном варианте осуществления изобретения часть длины запального шнура обернута гранулированным неорганическим материалом, который является изоляционным. Этот вариант осуществления изобретения используется независимо от существования упомянутой выше изоляционной оболочки. Он может быть использован очень функционально, что означает вместе с дополнительной изоляционной оболочкой или без нее. Гранулированный неорганический материал приводит к адсорбции частиц, которые образуются при зажигании, что нужно для предотвращения образования электропроводящего углеродного следа.

Далее описан конкретный вариант осуществления изобретения, в котором изоляционная оболочка или сам запальный шнур покрыт керамическим кожухом или обшивкой, по меньшей мере, вдоль части всей длины запального шнура. Это дополнительно предотвращает от возможности расположения углеродных следов на окружающих элементах устройства переключения, в результате чего могут образоваться проводящие дорожки. Этот вариант осуществления изобретения предотвращает упомянутую ситуацию.

Еще один варианта осуществления изобретения заключается в том, что поверхность материала химического заряда и/или поверхность изоляционной оболочки выполнена водоотталкивающей. Это также предотвращает образование проводящих дорожек из-за наличия влаги.

В соответствии с использованием запального шнура в устройстве переключения низкого, среднего или высокого напряжения, которое содержит средства для замыкания и/или размыкания электрических контактов или исполнительный механизм для замыкания и/или размыкания электрических контактов, изобретение заключается в том, что запальный шнур в переключателях низкого, среднего или высокого напряжения выполнен так, чтобы приводить в действие средства замыкания или размыкания электрических контактов путем поджига по меньшей мере одного из упомянутых выше запальных шнуров.

Еще один варианта осуществления изобретения заключается в том, что запальный шнур поджигают с помощью зажигателя, который приводится в действие небольшим химическим зарядом.

В еще одном варианте осуществления изобретения запальный шнур поджигается возмущающей световой дугой или другим тепловым источником, появляющимся в случае неисправности, или с помощью датчика, воспринимающего световую дугу или другой тепловой источник, для замыкания или размыкания упомянутых выше электрических контактов. При использовании такого определенного запального шнура для осуществления замыкания или размыкания контактов не нужно дополнительного зажигания или датчиков.

В многофазной конструкции может иметь место случай, когда нужно несколько запальных шнуров. В этом случае запальные шнуры соединены через распределитель зажигания.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения средство зажигания, предназначенное для зажигания запального шнура, находится под электрическим потенциалом земли, а химический заряд исполнительного механизма контактов находится под высоким потенциалом, так что запальный шнур расположен между потенциалом земли и высоким потенциалом.

В еще одном варианте осуществления изобретения заявлено, что для каждого прерывателя многофазного устройства переключения предусмотрен отдельный кабель с химическим зарядом и/или запальный шнур.

Предпочтительно, первый зажигатель зажигается с помощью химического заряда и импульс зажигания передается к распределителю, который распределяет зажигание на 3 других запальных шнура, которые соединены с химическим зарядом трех прерывателей трехфазного устройства переключения.

Более того, предпочтительно, запальный шнур имеет конец зажигания, который расположен в переключателе или соответствующем оборудовании рядом с местом, где ожидается появление световой дуги или другого теплового источника неисправности, и который нужен для зажигания запального шнура.

Еще один вариант осуществления изобретения заключается в том, что переключатель содержит цепь короткого замыкания, например, гасящее дугу устройство, в котором контакты замыкаются благодаря работе средств замыкания с помощью по меньшей мере одного химического заряда, который поджигается ранее зажженным запальным шнуром, чтобы соединить цепь короткого замыкания с другим потенциалом или потенциалом земли.

Так что еще один вариант осуществления изобретения заключается в том, что переключатель содержал прерыватель, в котором контакты размыкаются, для размыкания электрической цепи, с помощью химического заряда, который поджигается ранее зажженным запальным шнуром.

Чтобы использовать запальный шнур в качестве сигнального элемента, а также чтобы химический заряд функционировал в рабочем средстве, предложено, чтобы один конец запального шнура был скручен или в основном расположен в закрытой камере повышенного давления, в которой плунжер механически соответствует средству замыкания или размыкания контактов.

Еще один вариант осуществления изобретения заключается в том, что запальный шнур расположен по изгибающемуся пути, чтобы удлинить путь зажигания и запасти достаточно энергии для требуемой механической операции.

Так что в одном конкретном варианте осуществления изобретения изгиб запального шнура расположен на керамической или пластиковой опоре.

Так что основная идея изобретения заключается в том, что химический заряд поджигается с помощью запального шнура с химическим зарядом, который состоит из материала химического заряда или наполнен материалом химического заряда, и при этом химический заряд запального шнура представляет собой электроизоляционный материал. Благодаря этому запальный шнур сам является изоляционным элементом. Следовательно, сигнал зажигания не будет передаваться электрически с помощью электропроводности, а будет передавать с помощью сигнала химического заряда, который передается с помощью этого так называемого запального шнура.

Для изоляции различных потенциалов или изоляции высокого потенциала и потенциала земли не нужно преобразователя или подобного устройства.

Как описано выше, в устройстве, которое соответствует уровню техники, установлен преобразователь, который преобразует потенциал из одного потенциала или потенциала земли в другой потенциал или более высокий потенциал. Новое изобретение описывает использование кабеля с химическим зарядом, основанного на идее использования запальныго шнура с целью передачи нужной энергии зажигания на химический заряд или микрогозогенератор. Достоинство этой системы состоит в том, что кабель по-новому изолирован между высоким потенциалом и землей или между различными потенциалами, при необходимости. Более того, после зажигания скорость горения запального шнура составляет от 7 000 до 10 000 метров в секунду (м/с). В некоторых случаях она может быть уменьшена до значения более 700 м/с.Так что при использовании сравнительно небольших расстояний это может также гарантировать очень малое время реагирования для приведения в действие химического заряда с целью переключения основного прерывателя. Благодаря этой высокой скорости горения нет потери функциональности в этом случае химического сигнала по сравнению со случаем электрически подаваемого сигнала при условии энергетических сетей частоты 50/60 Гц. Далее варианты осуществления изобретения показаны на фигурах и описаны ниже.

Фиг.1 - вид, показывающий изобретение, использованное для ограничителя тока;

фиг.2 - вид, показывающий изобретение, использованное для дугогасителя;

фиг.3 - вид, показывающий быстрое обнаружение горящей дуги.

На фиг.1 показан классический ограничитель тока. Если шнур горит достаточно быстро и оставшийся канал будет диэлектрически устойчивым (после горения), то зажигание химического заряда может быть реализовано с использованием этой системы и также будет обеспечена электрическая изоляция одного потенциала или потенциала земли. Так что на фиг.1 показан только принцип гальванической изоляции двух компонентов 10 и 20. По стороне кабеля, расположенной рядом с изоляционным компонентом 10, течет ток до мостовой или прерывающей части 50, в которой расположен химический заряд 60. Его поджигает ток, входящий со стороны компонента 10. Другая сторона, расположенная рядом с изоляционным компонентом 20, уже обладает средним потенциалом или низким или высоким потенциалом, поэтому после химического заряда 60 расположен запальный шнур, который сам является электроизоляционным. Его зажигает химический заряд или предварительный заряд 60, так что сигнальное горение будет распространяться вдоль запального шнура 30 до зажигательного блока 40, который расположен рядом с переключателем или в нем, рядом с контактами, которые нужно замкнуть или разомкнуть.

На фиг.2 показан классический дугогаситель, в котором использовано рассматриваемое изобретение. Для зажигания основного заряда от одного потенциала, или от высокого потенциала, может быть использован кабель с химическим зарядом. С точки зрения диэлектрических свойств, между одним потенциалом, или высоким потенциалом, и другим потенциалом, или потенциалом земли, в новых условиях этот кабель будет достаточно устойчивым. В случае зажигания основного заряда на одном, или высоком, потенциале этот кабель может загореться. После зажигания запального шнура скорость горения шнура составляет от 7 000 до 10 000 метров в секунду (или в некоторых случаях она может быть уменьшена до более 700 м/с), что достаточно быстро для зажигания одного или нескольких дугогасителей, которые расположены последовательно. Так что из фиг.2 ясно, что микрогазогенераторы 100 встроены в несколько дугогасителей 200, которые расположены последовательно. Так что каждый микрогазогенератор 100 сам зажигает запальный шнур с помощью химического заряда в смысле упомянутого выше изобретения, поэтому запальные шнуры заканчиваются в зажигательных блоках, относящихся к кабелям 500 электронного устройства.

На фиг.3 показано обнаружение горящей дуги в переключателе. В этом случае запальный шнур будет расположен в различных отделениях переключателя, дуга может зажечь кабель обнаружения (запальный шнур). При переносе горения в пределах горящего шнура дугогаситель может непосредственно поджигаться от шнура. Это означает, что в такой конструкции или в таком случае нет необходимости в электронном устройстве для осуществления обнаружения и переноса энергии от микрогазогенератора с целью зажигания дугогасителя. Фактически дугогаситель работает непосредственно с зажженным и горящим шнуром, как показано на фиг.3.

На фиг.4 показан особый вариант осуществления изобретения, в котором, по меньшей мере, часть длины запального шнура расположена в керамическом корпусе, что нужно для предотвращения образования электропроводящего углеродного материала между одной частью или частью высокого потенциала и частью низкого потенциала устройства переключения. Таким образом, на фиг.4 показан этот вариант осуществления изобретения при использовании его в качестве ограничителя тока. Запальный шнур расположен в керамическом корпусе 70, который может быть заполнен песком.

Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения содержит средство с химическим зарядом, предназначенное для замыкания и/или размыкания электрических контактов, а также содержит запальный или поджигающий шнур с материалом химического заряда для поджига указанного химического заряда. В соответствии с изобретением материал химического заряда запального или поджигающего шнура является электроизоляционным, по меньшей мере, в состоянии до зажигания и, по меньшей мере, вдоль части длины. Технический результат - повышение безопасности работы устройства переключения за счет обеспечения эффективной гальванической развязки между потенциалом земли и потенциалом низкого, среднего или высокого уровня. 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения, содержащее средство с химическим зарядом для инициирования замыкания и/или размыкания электрических контактов и содержащее запальный или поджигающий шнур с материалом химического заряда для поджига указанного химического заряда, отличающееся тем, что материал химического заряда запального шнура является электроизоляционным, по меньшей мере, в состоянии до поджига и, по меньшей мере, вдоль части длины, что обеспечивает электроизоляцию между потенциалом низкого, среднего или высокого уровня и потенциалом земли.

2. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1, отличающееся тем, что материал химического заряда запального шнура окружен электроизоляционной оболочкой.

3. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1 или 2, отличающееся тем, что часть длины запального шнура обернута гранулированным неорганическим материалом, который является изоляционным.

4. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 2, отличающееся тем, что изоляционная оболочка или сам запальный шнур покрыт керамическим кожухом или обшивкой, по меньшей мере, вдоль части всей длины запального шнура.

5. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1, отличающееся тем, что поверхность материала химического заряда выполнена водоотталкивающей.

6. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 2, отличающееся тем, что поверхность материала химического заряда и/или поверхность изоляционной оболочки выполнена водоотталкивающей.

7. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1, отличающееся тем, что запальный шнур содержит по меньшей мере одно сужение вдоль его длины.

8. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1, отличающееся тем, что содержит средство или исполнительный механизм для замыкания и/или размыкания электрических контактов, при этом запальный или поджигающий шнур используется в устройстве переключения низкого, среднего или высокого напряжения для функционирования или приведения в действие средства замыкания или размыкания электрических контактов путем поджига по меньшей мере одного из указанных запальных или поджигающих шнуров.

9. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 8, отличающееся тем, что запальный или поджигающий шнур поджигается с помощью зажигателя, приводимого в действие небольшим химическим зарядом.

10. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 8 или 9, отличающееся тем, что запальный или поджигающий шнур поджигается возмущающей световой дугой или другим тепловым источником, которые появляются в случае неисправности, или с помощью датчика, воспринимающего световую дугу или другой тепловой источник, с тем чтобы обеспечить замыкание или размыкание указанных электрических контактов.

11. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 8 или 9, отличающееся тем, что в случае использования нескольких запальных или поджигающих шнуров эти запальные или поджигающие шнуры соединены между собой через распределитель зажигания.

12. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 11, отличающееся тем, что средства поджига для поджига запального или поджигающего шнура находятся под электрическим потенциалом земли, а химический заряд исполнительного механизма контактов находится под высоким потенциалом, так что между уровнем электрического потенциала земли и уровнем высокого электрического потенциала находится запальный или поджигающий шнур.

13. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1 или 8, отличающееся тем, что для каждого прерывателя многофазного устройства переключения выполнен отдельный кабель с химическим зарядом и/или запальный или поджигающий шнур.

14. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1 или 9, отличающееся тем, что с помощью химического заряда поджигается первый зажигатель и импульс зажигания посылается к распределителю, который распределяет поджиг на 3 отдельных других запальных или поджигающих шнура, которые соединены с химическим зарядом трех прерывателей трехфазного устройства переключения.

15. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1 или 8, отличающееся тем, что для зажигания запального или поджигающего шнура этот запальный или поджигающий шнур имеет конец зажигания, который расположен в переключателе или соответствующем оборудовании рядом с местом, где ожидается появление световой дуги или другого теплового источника неисправности.

16. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1 или 8, отличающееся тем, что для короткого замыкания на землю переключающее устройство содержит устройство короткого замыкания (дугогаситель), в котором контакты замыкаются при срабатывании средства замыкания с помощью по меньшей мере одного химического заряда, который поджигается ранее зажженным запальным или поджигающим шнуром.

17. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1 или 8, отличающееся тем, что для размыкания электрической цепи переключающее устройство содержит прерыватель, в котором контакты размыкаются с помощью химического заряда, который поджигается ранее зажженным запальным или поджигающим шнуром.

18. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1 или 8, отличающееся тем, что один конец запального или поджигающего шнура скручен в закрытой камере повышенного давления, в которой плунжер механически соответствует средству замыкания или размыкания контактов.

19. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 1 или 8, отличающееся тем, что для удлинения пути поджига запальный шнур расположен по изгибающемуся пути.

20. Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения по п. 19, отличающееся тем, что изгиб запального шнура расположен на керамической или пластиковой опоре.