УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ КОНТАКТОВ СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК G01R31/04 G01D5/00 

Изобретение относится к устройствам диагностики контактов в сильноточной аппаратуре, а также к средствам сигнализации пожарной опасности и может быть использовано, в частности, в кораблестроении.

Для диагностики контактов силового электрооборудования с целью пожарной профилактики в сильноточной аппаратуре используют тепловизоры (Российское акционерное общество Энергетики и электрификации «ЕЭС России». Департамент стратегия развития и научно-технической политики. Основные положения. Методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ. РД 153-34.0-20.363-99).

Основным недостатком тепловизионной диагностики контактов силового электрооборудования на кораблях является необходимость задействования непосредственно во время обследования всех основных потребителей электроэнергии для обеспечения номинальных токовых нагрузок на обследуемые контактные соединения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство диагностики контактов силового электрооборудования, содержащее группы диодов, подключенных к попарно взаимодействующим группам контактных деталей этого оборудования, и подключенный к этим диодам индикатор напряжения, подключаемый к формирователю аварийного сигнала системы диагностики (а.с. СССР №870926, МПК G01D 5/56).

Однако этому устройству присущи недостатки, заключающиеся в отсутствии возможности предупреждения пожарной опасности корабельного силового электрооборудования, потенциально подверженного преднамеренным силовым электромагнитным воздействиям.

Эти недостатки обусловлены недостаточной стойкостью электронных компонентов устройства к преднамеренным силовым электромагнитным воздействиям.

Стойкость означает в данном случае способность противостоять воздействиям, вызывающим необратимые нарушения функционирования. Это понятие характеризуется граничными значениями воздействующего фактора (напряжением, напряженностью поля, энергией), при которых еще сохраняется стабильное функционирование данного устройства. При этом для реле стойкость на несколько порядков превосходит стойкость электронных схем (Хабигер. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике. М.: Энергоатомиздат, 1995, рис. 3.1).

Для неэкранированной микроэлектроники, непосредственно взаимодействующей с контактами электрооборудования, велика вероятность выхода из строя в результате воздействия электромагнитного импульса, а экранировка ее в комплекте с силовым электрооборудованием в диапазоне частот потенциальных преднамеренных силовых электромагнитных воздействий чрезмерно усложняет и удорожает конструкцию корабельных верхнепалубных изделий.

Преднамеренные силовые электромагнитные воздействия с достаточной мощностью и частотой следования оказывают деструктивное воздействие на контакты силового электрооборудования верхнепалубных устройств на корабле, вызывая увеличение их переходного сопротивления. Это приводит к дальнейшей ускоренной деградации контактного перехода в условиях воздействия агрессивной морской среды. Деградация контактного перехода сопровождается перегревом как разъемных и разборных контактных соединений, так и коммутационных контактов электрооборудования, который потенциально может привести к возгоранию этого электрооборудования и пожару на корабле.

Изобретение решает задачу предупреждения пожарной опасности корабельного электрооборудования, потенциально подверженного преднамеренным силовым электромагнитным воздействиям, в части диагностики больших переходных сопротивлений контактных соединений за счет выявления перегрева последних в процессе эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве диагностики контактов силового электрооборудования, содержащем группы диодов, подключенных к попарно взаимодействующим группам контактных деталей этого оборудования, и подключенный к этим диодам индикатор напряжения с выходом, подключаемым к формирователю аварийного сигнала системы диагностики, к контактным деталям одной из попарно взаимодействующих групп диоды подключены одним полюсом, а к контактным деталям другой - другим полюсом. Противоположные полюса диодов каждой группы соединены между собой и подключены на соответствующие их полярности входы индикатора напряжения. К контактным деталям одной из попарно взаимодействующих групп диоды подключены через пары металлических лепестков, по меньшей мере, один из которых выполнен из термобиметалла с активным и пассивным слоями и консольно закреплен, прилегая с обеспечением теплового и электрического контакта к соответствующей ему контактной детали активным слоем, а второй лепесток параллелен первому и консольно закреплен концом на электротеплоизоляторе.

Лепестки выполнены с одинаковой длиной консольной части и установлены активным слоем, обращенным в сторону соответствующей контактной детали. Лепесток расположен на расстоянии от незакрепленного конца консольной части первого лепестка, равном величине смещения этого конца первого лепестка при его температурной деформации, соответствующей величине регистрируемой температуры. Второй лепесток выполнен из термобиметалла с длиной консольной части, соответствующей длине консольной части первого лепестка, и установлен активным слоем, направленным в сторону первого лепестка. На взаимодействующих путем контактирования концах лепестков установлены накладки из тугоплавкого материала.

В результате, после преднамеренных силовых электромагнитных воздействии устройство оказывается в работоспособном состоянии и позволяет оперативно выявлять контакты электрооборудования, на которые было оказано деструктивное воздействие. Своевременное восстановление этих контактов позволяет исключить их перегрев и возгорание при эксплуатации оборудования после преднамеренных силовых электромагнитных воздействии.

Все перечисленные признаки являются существенными и достаточными для повышения надежности и живучести систем пожарной сигнализации, а следовательно, достижения технического результата - предупреждения пожарной опасности корабельного электрооборудования, потенциально подверженного преднамеренным силовым электромагнитным воздействиям.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показано устройство диагностики контактов силового электрооборудования, а на фиг. 2 - узел устройства с лепестками в увеличенном виде.

Устройство диагностики контактов силового электрооборудования с взаимодействующими группой контактных деталей 1.1-1.3 токоведущих шин, подключенных и группой контактных деталей 2.1-2.3 в виде наконечников кабелей сети электропитания содержит:

группу диодов 3.1-3.3, подключенных одним полюсом к контактным деталям 1.1-1.3;

группу диодов 4.1-4.3, подключенных другим полюсом к контактным деталям 2.1-2.3;

полюса диодов 3.1-3.3, противоположные подключенным к контактным деталям 1.1-1.3, соединены между собой и подключены на соответствующий их полярности вход индикатора напряжения 5, подключаемого к формирователю аварийного сигнала системы диагностики 6.

Индикатор напряжения 5 предпочтительно обеспечивает гальваническую развязку устройства формирователя аварийного сигнала системы диагностики 6,

в варианте без использования средств микроэлектроники он может быть реализован электромеханическим реле, контакты которого подключены к системе диагностики 6, или в виде газоразрядного излучателя, взаимодействующего с фотоприемником системы диагностики непосредственно или через световод.

В варианте с использованием средств микроэлектроники индикатор может быть выполнен в виде излучателя электромагнитного или акустического сигнала, взаимодействующего с соответствующим приемником системы диагностики. При использовании в качестве индикатора напряжения генератора электромагнитного или акустического сигнала большая величина индицируемого напряжения, соответствующего рабочему напряжению сети питания корабельного электрооборудования, и невысокие величины напряжений электропитания микроэлектронных схем генерирования электромагнитного или акустического сигнала позволяют использовать делители напряжения с широкодиапазонными ограничителями напряжения (варисторами, газовыми разрядниками, емкостными фильтрами и другими т.п. средствами, при которых уровень воздействия оказывается сниженным до допустимых значений).

Полюса диодов 4.1-4.3, противоположные подключенным к контактным деталям 2.1-2.3, также соединены между собой и подключены на соответствующий их полярности вход индикатора напряжения 5.

К контактным деталям 1.1-1.3 диоды 3.1-3.3 подключены через металлические лепестки 6.1-6.3.

К контактным деталям 2.1-2.3 диоды 4.1-4.3 подключены через металлические лепестки 7.1-7.3.

Лепестки 6.1-6.3 и 7.1-7.3 выполнены из термобиметалла с активным и пассивным слоями.

Лепестки 6.1-6.3 консольно закреплены прилегая одним концом, с обеспечением теплового и электрического контакта, к соответствующим контактным деталям 1.1-1.3.

Лепестки 7.1-7.3 консольно закреплены параллельно соответствующим лепесткам 6.1-6.3 одним концом на электро-теплоизоляторах 8.1-8.3.

Лепестки 6.1-6.3 и 7.1-7.3 выполнены с одинаковой длиной консольной части и установлены активным слоем, обращенным в сторону контактной детали соответственно 1.1-1.3.

Незакрепленные концы консольной части лепестков 7.1-7.3 расположены на расстоянии от незакрепленных концов консольной части лепестков соответственно 6.1-6.3, равном величине их смещения при температурной деформации, соответствующей величине регистрируемой температуры.

На взаимодействующих путем контактирования концах лепестков 6.1-6.3 и 7.1-7.3 установлены накладки из тугоплавкого материала, например вольфрама.

Устройство функционирует до и после преднамеренного силового электромагнитного воздействия следующим образом.

Во время преднамеренного силового электромагнитного воздействия напряжения, индуцированные на контактных деталях через емкостные связи пар лепестков и искровые промежутки между их концами, кратковременные импульсы не воспринимаются системой диагностики. Вольфрамовые накладки на концах лепестков препятствуют их обгоранию и при соответствующей защите индикатора напряжения от импульсных перенапряжений после этого воздействия устройство оказывается в исходном работоспособном состоянии.

При этом преднамеренном силовом электромагнитном воздействии из-за мощного импульсного перегрева может быть ослаблено контактное давление между взаимодействующими парами контактных деталей 1.1 и 2.1, и/или 1.2 и 2.2, и/или 1.3 и 2.3. В процессе эксплуатации электрооборудования, в условиях воздействия агрессивной морской среды, это вызовет перегрев этих пар контактных деталей токами электропитания электрооборудования и ускоренную их коррозию, что, в свою очередь, ускорит процесс повышения температуры до достижения ей уровня возгорания изоляционных материалов, а соответственно и электрооборудования. При ограниченном числе личного состава корабля и его загруженностью функциональными обязанностями проконтролировать тысячи силовых контактных соединений и своевременно выявить дефектные во время эксплуатации корабля не представляется возможным. Поэтому в процессе эксплуатации корабля происходит увеличение контактного сопротивления контактных соединения пар контактных деталей

При перегреве, по меньшей мере одной пары контактных деталей, например 1.1-2.1, лепесток 6.1 деформируется и его конец соприкасается с лепестком 7.1. Через диод 3.1 на вход индикатора напряжения 5 подается напряжение с полярностью, противоположной подаваемому через диоды 4.1-4.3, и индикатор 5 запускает формирователь аварийного сигнала системы диагностики 6.

При соединении одной пары или двух пар контактных деталей формируется импульсное напряжение, которое, при необходимости, может быть сглажено дополнительными фильтрами, а при соединении всех трех пар лепестков формируется практически постоянное пульсирующее напряжение (трехфазное однополупериодное выпрямление).

Индикатор напряжения 5 формирует аварийный сигнал для системы диагностики 6, после чего личный состав корабля устраняет дефект в соответствующем контакте путем его подтяжки или зачистки, что предупреждает возникновение пожароопасной обстановки на корабле.

Предложение позволяет сократить ущерб от деструктивного влияния потенциальных средств преднамеренного силового электромагнитного воздействия на корабли.

Изобретение относится к устройствам диагностики контактов в сильноточной аппаратуре, а также к средствам сигнализации пожарной опасности и может быть использовано, в частности, в кораблестроении для предупреждения пожарной опасности корабельного электрооборудования, потенциально подверженного преднамеренным силовым электромагнитным воздействиям. Устройство диагностики контактов силового электрооборудования содержит группы диодов, подключенных к попарно взаимодействующим группам контактных деталей этого оборудования, подключенный к этим диодам индикатор напряжения с выходом, подключаемым к формирователю аварийного сигнала системы диагностики. При этом к контактным деталям одной из попарно взаимодействующих групп диоды подключены одним полюсом, а к контактным деталям другой - другим полюсом, противоположные полюса диодов каждой группы соединены между собой и подключены на соответствующие их полярности входы индикатора напряжения. К контактным деталям одной из попарно взаимодействующих групп диоды подключены через пары металлических лепестков, консольно закрепленных на электротеплоизоляторе. По меньшей мере, один из лепестков выполнен из термобиметалла с активным и пассивным слоями. Лепестки выполнены с одинаковой длиной консольной части и установлены на расстоянии, равном величине смещения конца первого лепестка при его температурной деформации, соответствующей величине регистрируемой температуры. На взаимодействующих концах лепестков могут быть установлены накладки из тугоплавкого материала. Изобретение позволяет сократить последствия деструктивного влияния потенциальных средств преднамеренного силового электромагнитного воздействия на корабли за счет повышения точности диагностики контактов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство диагностики контактов силового электрооборудования, содержащее группы диодов, подключенных к попарно взаимодействующим группам контактных деталей этого оборудования, подключенный к этим диодам индикатор напряжения с выходом, подключаемым к формирователю аварийного сигнала системы диагностики, отличающееся тем, что к контактным деталям одной из попарно взаимодействующих групп диоды подключены одним полюсом, а к контактным деталям другой - другим полюсом, противоположные полюса диодов каждой группы соединены между собой и подключены на соответствующие их полярности входы индикатора напряжения, причем к контактным деталям одной из попарно взаимодействующих групп диоды подключены через пары металлических лепестков, по меньшей мере, один из которых выполнен из термобиметалла с активным и пассивным слоями и консольно закреплен, прилегая с обеспечением теплового и электрического контакта к соответствующей ему контактной детали активным слоем, а второй лепесток, параллельный первому, консольно закреплен концом на электротеплоизоляторе, лепестки выполнены с одинаковой длиной консольной части и установлены активным слоем, обращенным в сторону соответствующей контактной детали, второй лепесток расположен на расстоянии от незакрепленного конца консольной части первого лепестка на расстоянии, равном величине смещения этого конца первого лепестка при его температурной деформации, соответствующей величине регистрируемой температуры.

2. Устройство п. 1, отличающееся тем, что второй лепесток выполнен из термобиметалла с длиной консольной части, соответствующей длине консольной части первого лепестка, и установлен активным слоем, направленным в сторону первого лепестка.

3. Устройство п. 2, отличающееся тем, что на взаимодействующих путем контактирования концах лепестков установлены накладки из тугоплавкого материала.