СПИРАЛЬНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЗАЖИМ ДЛЯ ПРОВОДОВ С КОМПОЗИТНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ Российский патент 2015 года по МПК H01R4/10 

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к спиральным соединительным зажимам для проводов с композитным сердечником, или просто для композитных сердечников воздушных линий электропередачи.

Известен электрический соединитель для сращивания методом обжатия сталеалюминиевого провода с подобным проводом, содержащий полую металлическую гильзу цилиндрической формы, по крайней мере, один установленный с зазором внутри гильзы на расстоянии от ее торца зажим в виде цилиндрической втулки с выступающими радиально наружу продольными ребрами, имеющими цилиндрическую внешнюю поверхность и расположенными равномерно по окружности втулки, центральное отверстие которой предназначено для размещения в нем стального сердечника [1].

Данный соединитель относится к традиционной технике соединения проводов воздушных линий электропередачи, осуществляемой методом обжатия. Такой способ соединения проводов воздушных линий электропередачи характеризуется значительной трудоемкостью из-за необходимости использовать обжимное оборудование, достаточно затратен по времени и стоимости. В настоящее время получили широкое распространение соединительные зажимы более простых и надежных конструкций, например спиральные соединительные зажимы.

Известен соединительный зажим комбинированного типа, содержащий соединитель, предназначенный для соединения стальной части проводов, токопроводящий повив, выполненный в виде спиралей алюминиевой проволоки, монтируемый поверх соединителя и предназначенный для соединения алюминиевой части проводов, силовой повив, выполненный в виде спиральных прядей из стальных проволок, навиваемый поверх токопроводящего повива, при этом упомянутый соединитель выполнен в виде стальной втулки с запрессованными в нее «врасплет» и освобожденными с обоих концов от алюминиевых проволок сердечниками соединяемых проводов [2].

Этот известный зажим, отличаясь приемлемой эксплуатационной надежностью, сложен по конструктивному исполнению из-за выполнения соединителя в виде стальной втулки, что приводит удорожанию технологического процесса изготовления зажима, а также его монтажа на линии. В результате чего такие соединительные зажимы комбинированного типа не нашли практического применения в электроэнергетике.

Известен также соединительный зажим для соединения проводов воздушных линий электропередачи, состоящий из стального сердечника и двух и более алюминиевых повивов, содержащий соединитель, выполненный в виде, по меньшей мере, двух прядей спиральной проволоки, навитой симметрично на сердечник провода в обе стороны от места его соединения, и токопроводящий повив из прядей спиральной проволоки, причем зажим снабжен протектором-фиксатором, предназначенным для передачи механического тяжения провода, а также обеспечения электрического контакта между спиралями, выполненным в виде, по крайней мере, двух прядей спиральной проволоки, проклеенных и покрытых абразивом с внутренней поверхности [3].

Вышеупомянутый соединительный зажим является зажимом спирального типа и содержит конструктивные элементы (пряди спиральных проволок), которые также входят в состав предлагаемого спирального соединительного зажима. Однако рассматриваемый соединительный зажим предназначен для соединения только сталеалюминиевых проводов и не может быть использован для соединения проводов с композитным сердечником или композитных сердечников, поскольку сердечник, соединитель и протектор этого технического решения по своим физико-механическим характеристикам и конструктивному выполнению не соответствуют новым композитным материалам и устройствам.

Заявитель ставил перед собой задачу разработки новой конструкции спирального соединительного зажима для проводов с композитным сердечником или композитных сердечников воздушных линий электропередачи, которая характеризовалась бы высокими физико-механическими характеристиками, а именно эксплуатационной надежностью, стойкостью к повышенным температурам, высокой пропускной способностью по электрическому току. Положительный технический результат, заключающийся в обеспечении эффективной работы спиральных соединительных зажимов на воздушных линиях электропередачи с композитными проводами или проводами с композитным сердечником, достигается за счет новой совокупности конструктивных признаков предложенного спирального соединительного зажима для проводов с композитным сердечником, изложенной в нижеприведенной формуле изобретения: «спиральный соединительный зажим для проводов с композитным сердечником воздушных линий электропередачи, состоящий из протектора-фиксатора, токопроводящего повива, навитых на склеенные друг с другом спиральные проволоки круглой или трапециевидной в поперечном сечении формы или прутков из композита, образующие две или более спиральных силовых прядей, обе ветви которых навиты на соединяемые концы проводов или композитных сердечников проводов с переменным шагом и углом подъема α спиральных проволок, отсчитываемым от поперечного сечения зажима, перпендикулярного продольной оси х зажима, и изменяющимся по следующему закону: α(х)=α₀[1+c_α(х/l)^k], где l - рабочая длина зажима, α₀ и с_α - проектные параметры зажима, определяемые его назначением, рабочей нагрузкой и физико-механическими характеристиками провода или композитного сердечника, параметр k, определяющий изменение угла подъема спиральных проволок по длине зажима, варьируется в пределах k=0,2÷3,0, причем пряди спиральных проволок изготовлены из материала, физико-механические характеристики которого равноценны физико-механическим характеристикам материала проводов или их композитных сердечников, а внутренняя поверхность спиральных проволок упомянутых прядей покрыта слоем абразива с размером зерен, выбираемым в пределах 0,05÷0,5 мм; изготовленный из композитного материала сердечник провода или сердечник и провод имеют полимерное или полимерно-керамическое покрытие, толщина которого равна 0,5÷1,5 мм; переменный шаг и угол подъема витков токопроводящего повива и протектора-фиксатора изменяются по следующему закону: α(х)=α₀[1+с_а(х/l)^k], где l - рабочая длина зажима, α₀ и с_α - проектные параметры зажима, определяемые его назначением, рабочей нагрузкой и физико-механическими характеристиками провода или композитного сердечника, параметр k, определяющий изменение угла подъема спиральных проволок по длине зажима, варьируется в пределах k=0,2÷3,0.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид спирального соединительного зажима, выполненного согласно настоящему изобретению, вид перпендикулярно проводам воздушной линии электропередачи; на фиг.2 отдельно показаны силовые спиральные пряди зажима на фиг.1; на фиг.3 отдельно показан токопроводящий повив зажима на фиг.1; на фиг.4 отдельно показан протектор-фиксатор зажима на фиг.1.

Заявляемый спиральный соединительный зажим для проводов 1 с композитным сердечником 2 воздушных линий электропередачи состоит из протектора-фиксатора 3, токопроводящего повива 4, навиваемых на две или более пряди спиральных силовых проволок. Ветви 5, 6 прядей спиральных силовых проволок навиваются на композитный сердечник 2. Спиральные силовые проволоки ветвей 5, 6 прядей могут быть выполнены круглой или трапециевидной формы и навиваются на соединяемые концы проводов 1 или композитных сердечников 2 проводов 1 с переменным шагом и углом подъема α спиральных силовых проволок, отсчитываемым от поперечного сечения зажима, перпендикулярного продольной оси х зажима, и изменяющимся по следующему закону: α(х)=а₀[1+c_α(x/l)^k], где α₀ и c_α - проектные параметры зажима, определяемые его назначением, рабочей нагрузкой и физико-механическими характеристиками провода или композитного сердечника, l - рабочая длина зажима, параметр k, определяющий изменение угла подъема проволочных спиралей по длине зажима, варьируется в пределах k=0,2÷3,0.

Внутренняя поверхность ветвей 5, 6 спиральных силовых проволок прядей покрывается слоем абразива с точно выбранным размером зерен в пределах 0,05÷0,5 мм, а композитный сердечник 2 провода 1 или композитный сердечник 2 и провод 1 - полимерным или полимерно-керамическим покрытием, толщина которого равна 0,5÷1,5 мм.

Прядь спиральных проволок изготавливается из материала, имеющего физико-механические характеристики, близкие физико-механическим характеристикам материала сердечника и самого провода или его композитного сердечника.

Как вариант, переменный шаг и угол подъема витков токопроводящего повива 4 и протектора-фиксатора 3 могут также изменяться по следующему закону: α(х)=α₀[1+c_α(x/l)^k], где l - рабочая длина зажима, α₀ и с_α - проектные параметры зажима, определяемые его назначением, рабочей нагрузкой и физико-механическими характеристиками провода или композитного сердечника, параметр k, определяющий изменение угла подъема спиральных проволок по длине зажима, варьируется в пределах k=0,2÷3,0.

Зажим монтируется последовательной левой или правой навивкой ветвей 5, 6 прядей спиральных силовых проволок на провод 1 или композитный сердечник 2 по обе стороны от места их соединения, а затем навивкой на спиральные силовые проволоки прядей токопроводящего повива 4 и протектора-фиксатора 3.

Предлагаемый спиральный соединительный зажим для проводов с композитным сердечником воздушных линий электропередачи за счет выполнения спиральных силовых проволок из материала, близкого по характеристикам к характеристикам композитных материалов, из которых изготавливаются провода с композитным сердечником, навивки спиральных силовых проволок, а также витков токопроводящего повива и протектора-фиксатора с переменным шагом и углом подъема по точно рассчитанному математическому закону и другим конструктивным особенностям отличается высокой эксплуатационной надежностью и может успешно применяться на воздушных линиях электропередачи с композитными проводами и композитными сердечниками.

Источники информации

[1] Описание изобретения к патенту №597355 «Электрический соединитель», H01R 5/10 H02G 15/08, заявлено 12.09.74, опубликовано 16.02.78.

[2] Описание изобретения к патенту №2272343 «Соединительный зажим комбинированного типа», H02R 1/10, опубликовано 20.03.2006.

[3]Заявка на изобретение №96116241 «Соединительный зажим», H01R 4/10, H02G 1/14, заявлено 06.08.1996, опубликовано 10.11.1998.

[4] Описание изобретения к авторскому свидетельству №976820 «Соединительный зажим», H01R 4/08, H01R 4/62, заявлено 18.06.1979, опубликовано 15.11.1984.

[5] Патент США №3125630, 174-94, дата публикации 1964 г.

[6] Патент США №3052750, 174-94, дата публикации 1962 г.

Спиральный соединительный зажим состоит из протектора-фиксатора 3, токопроводящего повива 4, навиваемых на ветви 5, 6 прядей спиральных силовых проволок, которые в свою очередь навиваются на композитный сердечник 2. Ветви 5, 6, а также ветви токопроводящего повива 4 и протектора-фиксатора 3 навиваются с переменным шагом и углом подъема α спиральных силовых проволок, отсчитываемым от поперечного сечения зажима, перпендикулярного продольной оси х зажима, и изменяющимся по закону α(х)=α₀[l+с_α(x/l)^k], где α₀ и с_α - проектные параметры зажима, определяемые его назначением, рабочей нагрузкой и физико-механическими характеристиками провода или композитного сердечника, l - рабочая длина зажима, при этом параметр k, определяющий изменение угла подъема проволочных спиралей по длине зажима, варьируется в пределах k=0,2÷3,0. Внутренняя поверхность ветвей 5, 6 покрывается слоем абразива с размером зерен 0,05÷0,5 мм, а композитный сердечник 1 провода или сердечник и провод - полимерным или полимерно-керамическим покрытием, толщина которого равна 0,5÷1,5 мм. Прядь спиральных проволок изготавливается из материала, имеющего физико-механические характеристики, близкие физико-механическим характеристикам материала сердечника и самого провода 1 или его композитного сердечника 2. Технический результат - высокая эксплуатационная надежность зажима, который может успешно применяться на воздушных линиях электропередачи с композитными проводами и композитными сердечниками. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Спиральный соединительный зажим для проводов с композитным сердечником воздушных линий электропередачи, состоящий из протектора-фиксатора и токопроводящего повива, навитых на склеенные друг с другом спиральные проволоки круглой или трапециевидной в поперечном сечении формы или прутки из композита, образующие две или более спиральных силовых прядей, обе ветви которых навиты на соединяемые концы проводов или композитных сердечников проводов с переменным шагом и углом подъема α спиральных проволок, отсчитываемым от поперечного сечения зажима, перпендикулярного продольной оси х зажима, и изменяющимся по следующему закону: α(х)=α₀[1+c_α(x/l)^k], где l - рабочая длина зажима, α₀ и с_α - проектные параметры зажима, определяемые его назначением, рабочей нагрузкой и физико-механическими характеристиками провода или композитного сердечника, параметр k, определяющий изменение угла подъема α спиральных проволок по длине зажима, варьируется в пределах k=0,2÷3,0, причем пряди спиральных проволок изготовлены из материала, физико-механические характеристики которого равноценны физико-механическим характеристикам материала проводов или их композитных сердечников, а внутренняя поверхность спиральных проволок упомянутых прядей покрыта слоем абразива с размером зерен, выбираемым в пределах 0,05÷0,5 мм.

2. Зажим по п.1, в котором изготовленный из композитного материала сердечник провода или сердечник и провод имеют полимерное или полимерно-керамическое покрытие, толщина которого равна 0,5÷1,5 мм.

3. Зажим по п.1, в котором переменный шаг и угол подъема витков токопроводящего повива и протектора-фиксатора изменяются по следующему закону: α(х)=α₀[1+c_α(х/l)^k], где l - рабочая длина зажима, α₀ и c_α - проектные параметры зажима, определяемые его назначением, рабочей нагрузкой и физико-механическими характеристиками провода или композитного сердечника, параметр k, определяющий изменение угла подъема спиральных проволок по длине зажима, варьируется в пределах k=0,2÷3,0.