ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ИЛИ ОТКЛЮЧЕНИЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРОВОДЯЩЕГО ИЛИ НЕПРОВОДЯЩЕГО СОСТОЯНИЯ КОМАНДНОГО ЭЛЕМЕНТА Российский патент 2023 года по МПК H01H47/00 H01H47/22 H02J3/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение касается электрического устройства, предназначенного для соединения при помощи проводов с источником переменного тока, с нагрузкой и с командным элементом, чтобы позволять или не позволять упомянутому источнику тока питать упомянутую нагрузку в зависимости от проводящего или непроводящего состояния, принимаемого командным элементом.

Уровень техники

Из предшествующего уровня техники известны контакторы, показанные на фиг. 1-4 прилагаемых чертежей, на которых:

Фиг. 1 - общий вид известного контактора под углом зрения справа и спереди от этого контактора;

Фиг. 2 - очень схематичный вид внутренней электрической цепи известного контактора;

Фиг. 3 - вид спереди известного контактора, установленного рядом с прерывателем цепи малого тока, в данном случае 2 А, который, в свою очередь, установлен рядом с прерывателем цепи достаточно большого тока, в данном случае 20 А, на опорной рейке; и

Фиг. 4 - схематичный вид устройств, показанных на фиг. 3, и проводов, соединяющих их между собой, а также с командным элементом и с нагрузкой.

Показанный на фиг. 1 смонтированный контактор 100 выполнен в модульном формате, то есть имеет общую форму параллелепипеда с двумя главными сторонами, соответственно с левой стороной 101 и правой стороной 102, и с боковыми сторонами, проходящими между главными сторонами 101 и 102, т.е. с задней стороной 103, верхней стороной 104, передней стороной 105 и нижней стороной 106, при этом задняя сторона 103 имеет вырез 107 для монтажа контактора 100 на опорной рейке, такой как стандартизированная рейка 112 с Ω-образным профилем, показанная, в частности, на фиг. 3, защитного кожуха, такого как шкаф, короб или электрический ящик. В соответствии с модульным форматом ширина контактора 100, соответствующая расстоянию между левой стороной 101 и правой стороной 102, является кратной стандартизированному значению, известному под названием «модуль», которое составляет порядка 18 мм. Контактор 100 имеет ширину одного модуля.

В центральном положении передняя сторона 105 имеет выступ 108, имеющий клавишу 109, которая может выборочно занимать одно из трех положений: соответственно положение автоматической работы, положение принудительной работы и положение выключения.

В положении автоматической работы контактор 100 обеспечивает или не обеспечивает питание нагрузки, соответственно в зависимости от того, является ли командный элемент проводящим или непроводящим. В положении принудительной работы контактор 100 постоянно обеспечивает питание нагрузки. В положении выключения контактор 100 постоянно блокирует питание нагрузки.

Верхняя сторона 104 контактора 100 имеет два входных отверстия 110 и 111, обеспечивающих доступ соответственно к соединительной клемме 113 и к соединительной клемме 114 (фиг.2). Входное отверстие 110 и соединительная клемма 113 находятся слева. Входное отверстие 111 и соединительная клемма 114 находятся справа.

Нижняя сторона 106 имеет четыре входных отверстия 115, 116, 117 и 118, обеспечивающих доступ соответственно к соединительной клемме 119, к соединительной клемме 120, к соединительной клемме 121 и к соединительной клемме 122 (фиг. 2). Входное отверстие 115, входное отверстие 116, соединительная клемма 119 и соединительная клемма 120 находятся слева. Входное отверстие 117, входное отверстие 118, соединительная клемма 121 и соединительная клемма 122 находятся справа.

Каждая из соединительных клемм 113, 114, 119, 120, 121 и 122 выполнена с возможностью введения в нее оголенного концевого участка электрического провода.

Находящиеся вверху соединительные клеммы 113 и 114 предусмотрены для соединения с двумя полюсами электрической сети, в данном случае с нейтралью и с фазой, через прерыватель 300 цепи (фиг. 3 и 4) для защиты нагрузки, которую должен или не должен питать контактор 100.

Соединительные клеммы 119 и 121 выполнены с возможностью соединения с этой нагрузкой.

Соединительная клемма 122 предусмотрена для соединения с первой стороной командного элемента 123 (фиг. 4). Вторая сторона командного элемента предназначена для соединения с одной из выходных клемм, в данном случае с клеммой фазы защитного прерывателя 400 цепи (фиг. 3 и 4), выполненного с возможностью избегать перегрузок по току в цепи, содержащей командный элемент 123 и катушку 125 управления, входящую в состав контактора 100.

Соединительная клемма 120 предусмотрена для соединения с другой выходной клеммой этого защитного прерывателя 400 цепи, в данном случае с клеммой нейтрали.

Как показано на фиг. 2, внутренняя электрическая цепь контактора 100 содержит катушку 125 и две пары контактов 126 и 127, каждая из которых включает в себя неподвижный контакт и подвижный контакт, при этом катушка 125 связана с каждой из пар контактов 126 и 127 через управляющий механический привод 128, чтобы задавать им либо непроводящее состояние (подвижный контакт отходит от неподвижного контакта), либо проводящее состояние (подвижный контакт опирается на неподвижный контакт).

Первая сторона пары контактов 126 соединена с соединительной клеммой 113. Вторая сторона пары контактов 126 соединена с соединительной клеммой 119. Первая сторона пары контактов 127 соединена с соединительной клеммой 114. Вторая сторона пары контактов 127 соединена с соединительной клеммой 121. Первая сторона катушки 125 соединена с соединительной клеммой 120. Вторая сторона катушки 125 соединена с соединительной клеммой 122.

Когда между клеммами 120 и 122 присутствует напряжение сети, катушка 125 активируется и переводит пары контактов 126 и 127 в проводящее состояние. При этом клемма 119 соединяется с клеммой 113, тогда как клемма 121 соединяется с клеммой 114, поэтому напряжение сети, которое должно постоянно присутствовать между клеммами 113 и 114 (входные клеммы), присутствует также между клеммами 119 и 121 (выходные клеммы), благодаря чему нагрузка, расположенная между клеммами 119 и 121, получает питание.

В отсутствие напряжения сети между клеммами 120 и 122 катушка 125 деактивируется, и пары контактов 126 и 127 находятся в непроводящем состоянии, поэтому нагрузка, расположенная между клеммами 119 и 121, не получает питания.

Как показано на фиг. 3 и в соответствии с модульным форматом, контактор 100 выполнен таким образом, чтобы принадлежать к ряду модульных устройств, расположенных рядом друг с другом, будучи закрепленными своей задней стороной на расположенной горизонтально опорной рейке 112.

Контактор 100 выполнен с возможностью соединения с прерывателем 300 цепи, в данном случае калиброванным на 20 А, и с прерывателем 400 цепи, в данном случае калиброванным на 2 А.

Классически, в верхней части прерыватели 300 и 400 цепи содержат две входные клеммы и в нижней части - две выходные клеммы, при этом прохождение тока между входными и выходными клеммами прерывается, если сила тока принимает слишком высокое значение (короткое замыкание) или если сила тока превышает калиброванное значение силы тока в течение длительного времени.

Находящиеся вверху соединительные клеммы 113 и 114 предусмотрены для соединения с выходными клеммами прерывателя 300 цепи.

Соединительная клемма 120 предусмотрена для соединения с выходной клеммой прерывателя 400 цепи, соответствующей полюсу нейтрали. Показанные на фигурах прерыватель 300 цепи и прерыватель 400 цепи имеют, каждый, общую форму параллелепипеда и выполнены в модульном формате. Каждый из них имеет ширину одного модуля.

Соединение проводами между контактором 100 и прерывателями 300 и 400 цепи и с командным элементом 123 и нагрузкой 124 показано на фиг. 4.

Командный элемент 123 может принимать два стабильных состояния, соответственно проводящее и непроводящее. В проводящем состоянии его две стороны соединены электрически таким образом, чтобы электрический ток мог проходить от одной из них к другой. В непроводящем состоянии его две стороны изолированы электрически друг от друга. В данном случае командный элемент 123 формирует часть узла для соединения с электрической сетью для распределения электричества, через которую происходит его управление: он принимает проводящее состояние в течение временного отрезка, когда электричество поставляется по сниженному тарифу, и принимает непроводящее состояние в течение временного отрезка, когда для электричества действует номинальный тариф.

Контактор 100 выполнен таким образом, чтобы нагрузка 124, например, электрический накопительный водонагреватель, получала питание в течение временного отрезка, когда электричество поставляется по сниженному тарифу (командный элемент 123 находится в проводящем состоянии), и не получала питания в течение временного отрезка, когда для электричества действует номинальный тариф (командный элемент 123 находится в непроводящем состоянии).

Соединительная клемма 122 контактора 100 соединена проводом 130 с первой стороной командного элемента 123. Вторая сторона командного элемента 123 соединена проводом 129 с одной из клемм прерывателя 400 цепи, в данном случае с полюсом фазы.

Нагрузка 124 соединена с первой стороны первым проводом 131 с соединительной клеммой 119 и с второй стороны вторым проводом 132 с соединительной клеммой 121.

Понятно, что, когда командный элемент 123 находится в проводящем состоянии, между клеммами 120 и 122 появляется напряжение сети, катушка 125 активируется, пары контактов 126 и 127 находятся в проводящем состоянии, и нагрузка 124 получает питание. Когда командный элемент 123 находится в непроводящем состоянии, между клеммами 120 и 122 напряжения нет, катушка 125 деактивируется, пары контактов 126 и 127 находятся в непроводящем состоянии, и нагрузка 124 не получает питания.

Прерыватель 400 цепи служит для защиты цепи, содержащей командный элемент 123 и катушку 125, причем эта цепь находится между выходными клеммами прерывателя 400 цепи. Учитывая, что в этой цепи проходит относительно слабый ток, прерыватель 400 цепи калиброван по относительно слабому току, в данном случае на 2 А.

Прерыватель 300 цепи служит для защиты цепи, содержащей нагрузку 124, причем эта цепь находится между выходными клеммами прерывателя 300 цепи, который калиброван в зависимости от силы тока, который может потреблять нагрузка 124, в данном случае 20 А.

Из предшествующего уровня техники известны также выключатели с дистанционным управлением, показанные на фиг. 5-8 прилагаемых чертежей, на которых:

Фиг. 5 - общий вид известного выключателя с дистанционным управлением при просмотре справа и спереди от этого выключателя;

Фиг. 6 - очень схематичный вид внутренней электрической цепи известного выключателя с дистанционным управлением;

Фиг. 7 - вид спереди известного выключателя с дистанционным управлением, установленного рядом с прерывателем цепи малого тока, в данном случае 2А, который, в свою очередь, установлен рядом с прерывателем цепи достаточно большого тока, в данном случае 20 А, на опорной рейке; и

Фиг. 8 - схематичный вид устройств, показанных на фиг. 7, и проводов, соединяющих их между собой, а также с командным элементом и с нагрузкой.

Как и контактор 100, выключатель 200 с дистанционным управлением, показанный на фиг. 5, выполнен в модульном формате с шириной одного модуля.

Таким образом, выключатель 200 с дистанционным управлением имеет общую форму параллелепипеда с двумя главными сторонами, соответственно с левой стороной 201, с правой стороной 202 и с боковыми сторонами, проходящими между главными сторонами 201 и 202, а именно с задней стороной 203, верхней стороной 204, передней стороной 205 и нижней стороной 206.

Задняя сторона 203 имеет вырез 207 для монтажа выключателя 200 с дистанционным управлением на опорной рейке, такой как стандартизированная рейка 212 с Ω-образным профилем, показанная, в частности, на фиг. 7, защитного кожуха, такого как шкаф, короб или электрический ящик.

В центральном положении передняя сторона 205 имеет выступ 208, содержащий клавишу 209, которая может выборочно занимать два положения: соответственно рабочее положение и положение выключения.

В рабочем положении выключатель 200 с дистанционным управлением обеспечивает или не обеспечивает питание нагрузки, при этом переход происходит каждый раз, когда командный элемент переходит из непроводящего состояния в проводящее состояние, причем командный элемент типично представляет собой нажимную кнопку. В положении выключения выключатель 200 с дистанционным управлением постоянно предотвращает питание нагрузки.

Верхняя сторона 204 выключателя 200 с дистанционным управлением имеет входное отверстие 211, обеспечивающее доступ к соединительной клемме 214 (фиг.6).

Нижняя сторона 206 имеет три входных отверстия 216, 217 и 218, обеспечивающих доступ соответственно к соединительным клеммам 220, 221 и 222 (фиг. 6). Входное отверстие 116 и соединительная клемма 220 находятся слева. Входные отверстия 211, 217 и 218, а также соединительные клеммы 214, 221 и 222 находятся справа.

Каждая из соединительных клемм 214, 220, 221 и 222 выполнена с возможностью введения в нее оголенного концевого участка электрического провода.

Находящаяся вверху соединительная клемма 214 предусмотрена для соединения с одним полюсом электрической сети, в данном случае с фазой, через прерыватель 300 цепи (фиг. 7 и 8) защиты нагрузки, которую должен или не должен питать выключатель 200 с дистанционным управлением.

Клемма 221 выполнена с возможностью соединения с первой стороной этой нагрузки.

Одна из выходных клемм прерывателя 300 цепи, в данном случае на полюсе нейтрали, предусмотрена для соединения с второй стороной этой нагрузки. Другая выходная клемма прерывателя 300 цепи, в данном случае на полюсе фазы, предусмотрена, как было указано выше, для соединения с клеммой 214.

Клемма 222 предусмотрена для соединения с первой стороной командного элемента 223 (фиг. 8). Вторая сторона командного элемента 223 предусмотрена для соединения с одной из выходных клемм защитного прерывателя 400 цепи (фиг. 7 и 8), в данном случае с выходной клеммой полюса фазы.

Соединительная клемма 220 предусмотрена для соединения с другой выходной клеммой прерывателя 400 цепи, которая находится на полюсе нейтрали.

Как показано на фиг. 6, внутренняя электрическая цепь выключателя 200 с дистанционным управлением содержит катушку 225 и пару контактов 227, включающую в себя неподвижный контакт и подвижный контакт, при этом катушка 225 связана с парой контактов 227 через управляющий механический привод 228, чтобы задавать ей либо непроводящее состояние (подвижный контакт отходит от неподвижного контакта), либо проводящее состояние (подвижный контакт опирается на неподвижный контакт).

Первая сторона пары контактов 227 соединена с соединительной клеммой 214. Вторая сторона пары контактов 227 соединена с соединительной клеммой 221. Первая сторона катушки 225 соединена с соединительной клеммой 220. Вторая сторона катушки 225 соединена с соединительной клеммой 222.

В отсутствие напряжения сети между клеммами 220 и 222 катушка 225 деактивирована, что не влияет на пару контактов 227, учитывая выполнение привода 228. Когда между клеммами 220 и 222 появляется напряжение, катушка 225 переходит из деактивированного состояния в активированное состояние и, учитывая выполнение привода 228, вынуждает пару контактов 227 менять состояние, то есть, если пара контактов 227 находилась в непроводящем состоянии, она принимает проводящее состояние, тогда как если она находилась в проводящем состоянии, она переходит в непроводящее состояние. Когда напряжение сети между клеммами 220 и 221 пропадает, катушка 225 переходит в деактивированное состояние, что не влияет на пару контактов 227 с учетом выполнения привода 228.

Когда пара контактов 227 находится в проводящем состоянии, клемма 221 соединена с клеммой 214, поэтому клемма 221 находится под таким же потенциалом, что и клемма 214, предусмотренная для соединения с одной из выходных клемм прерывателя 300 цепи, в данном случае с полюсом фазы. При этом первая сторона нагрузки, предусмотренная для соединения с клеммой 221, находится под тем же потенциалом, и поскольку вторая сторона нагрузка предусмотрена для соединения с другой выходной клеммой прерывателя 300 цепи, нагрузка получает питание.

Когда пара контактов 227 находится в непроводящем состоянии, клемма 221 не соединена с клеммой 214, поэтому нагрузка, соединенная с клеммой 221, не получает питания.

Как показано на фиг. 7 и в соответствии с модульным форматом, выключатель 200 с дистанционным управлением выполнен таким образом, чтобы принадлежать к ряду модульных устройств, расположенных рядом друг с другом, будучи закрепленными своей задней стороной на расположенной горизонтально опорной рейке 212.

Как было указано выше, выключатель 200 с дистанционным управлением выполнен с возможностью соединения с прерывателем 300 цепи, в данном случае калиброванным на 20 А, и с прерывателем 400 цепи, в данном случае калиброванным на 2 А.

Прерыватели 300 и 400 цепи выполнены аналогично прерывателям цепи, представленным выше для контактора 100.

Соединение проводами между выключателем 200 с дистанционным управлением и прерывателями 300 и 400 цепи и с командным элементом 223 и нагрузкой 224 показано на фиг. 8.

Командный элемент 223 может принимать два состояния, соответственно проводящее и непроводящее. В проводящем состоянии обе стороны командного элемента 223 соединены электрически таким образом, чтобы электрический ток мог проходить от одной из них к другой. В непроводящем состоянии обе стороны изолированы электрически друг от друга. Непроводящее состояние принимается по умолчанию, то есть в отсутствие действия пользователя. Проводящее состояние принимается, когда пользователь воздействует на командный элемент 223. В данном случае командный элемент 223 представляет собой нажимную кнопку, предназначенную для управления нагрузкой 224, которая является лампой. Как показано на фигуре, параллельно могут быть подключены другие аналогичные командные элементы.

Соединительная клемма 222 выключателя 200 с дистанционным управлением соединена проводом 230 с первой стороной командного элемента 223. Вторая сторона командного элемента 223 соединена проводом 229 с одной из клемм прерывателя 400 цепи, в данном случае с полюсом фазы.

Нагрузка 224 соединена с первой стороны первым проводом 231 с соединительной клеммой 221 и с второй стороны вторым проводом 232 с соответствующей выходной клеммой прерывателя 300 цепи.

Из фигуры видно, что, когда на командный элемент 223 воздействуют, чтобы перевести его в проводящее состояние, между клеммами 220 и 222 появляется напряжение сети, катушка 225 активируется, так что пара контактов 227 меняет состояние. Таким образом, каждый раз при приведении в действие командного элемента 223 для его перехода в проводящее состояние, нагрузка 224 прекращает получать питание, если она его получала, или она начинает получать питание, если она его до этого не получала.

Прерыватель 400 цепи служит для защиты цепи, содержащей командный элемент 223 и катушку 225, причем эта цепь находится между выходными клеммами прерывателя 400 цепи. Учитывая, что в цепи проходит относительно слабый ток, прерыватель 400 цепи калиброван для относительно низкой силы тока, в данном случае 2 А.

Прерыватель 300 цепи служит для защиты цепи, содержащей нагрузку 224, причем эта цепь находится между выходными клеммами прерывателя 300 цепи, который калиброван в зависимости от силы тока, который может потреблять нагрузка 224, в данном случае 20 А.

Следует отметить, что описанный выше контактор 100 содержит две пары контактов, то есть, что он содержит один путь тока к нагрузке для каждого из двух полюсов сети и что каждый из этих путей тока содержит одну пару контактов, чтобы пропускать или не пропускать по нему ток.

Существуют также контакторы только с одной парой контактов, в которых, как и в случае выключателя 200 с дистанционным управлением, существует только один путь тока к нагрузке только для одного полюса сети с одной парой контактов на этом пути, чтобы пропускать или не пропускать по нему ток.

Наконец, следует отметить, что во французской патентной заявке 2 906 075 описан пример выполнения выключателя с дистанционным управлением, в котором можно изменить управляющий механический привод 228, убрав тягу и пружину для трансформации этого привода 228 в привод 128 таким образом, что устройство больше не является выключателем с дистанционным управлением, а становится контактором.

Раскрытие изобретения

Изобретение призвано предложить электрическое устройство такого же типа, как контактор 100 или выключатель 200 с дистанционным управлением, но позволяющее повысить безопасность для людей, будучи при этом простым, удобным и экономичным в применении в домашней или непроизводственной электрической системе.

Для этого изобретением предложено электрическое устройство, предназначенное для соединения проводами с источником переменного тока для домашней или непроизводственной электрической системы, с нагрузкой и с командным элементом, чтобы позволять или не позволять упомянутому источнику переменного тока питать упомянутую нагрузку в зависимости от проводящего и непроводящего состояний, принимаемых командным элементом, при этом упомянутое устройство содержит:

- входную клемму, выполненную с возможностью соединения с полюсом упомянутого источника переменного тока;

- выходную клемму, выполненную с возможностью соединения с упомянутой нагрузкой;

- первую командную клемму, выполненную с возможностью соединения с упомянутым командным элементом, и вторую командную клемму, выполненную с возможностью приложения к ней контрольного потенциала, при этом упомянутая первая командная клемма и упомянутая вторая командная клемма выполнены таким образом, чтобы к ним можно было прикладывать или не прикладывать заранее определенную разность потенциалов в зависимости от упомянутых проводящего и непроводящего состояний, принимаемых командным элементом;

- элемент управления, соединенный с упомянутой первой командной клеммой и с упомянутой второй командной клеммой, выборочно принимающий активированное состояние и деактивированное состояние в зависимости от присутствия или отсутствия упомянутой заранее определенной разности потенциалов между первой командной клеммой и второй командной клеммой; и

- элемент переключения, соединенный с упомянутой входной клеммой и с упомянутой выходной клеммой, принимающий либо непроводящее состояние, в котором он препятствует прохождению тока между входной клеммой и выходной клеммой, либо проводящее состояние, в котором он обеспечивает прохождение тока между входной клеммой и выходной клеммой, при этом упомянутый элемент переключения управляется упомянутым элементом управления через управляющий привод, выполненный таким образом, чтобы переходы между непроводящим состоянием и проводящим состоянием элемента переключения следовали за переходами между деактивированным состоянием и активированным состоянием элемента управления, или выполненный таким образом, чтобы переходы между непроводящим состоянием и проводящим состоянием элемента переключения следовали только за переходами из деактивированного состояния в активированное состояние;

при этом устройство отличается тем, что содержит другую входную клемму, выполненную с возможностью соединения с другим полюсом упомянутого источника переменного тока, и содержит преобразователь напряжения, вход которого соединен с упомянутой входной клеммой и с упомянутой другой входной клеммой, чтобы получать питание от упомянутого источника переменного тока, и выход которого соединен с упомянутым элементом управления, чтобы подавать на него безопасное напряжение ниже 50 В среднеквадратического значения переменного тока или ниже 120 В постоянного тока, при этом упомянутый элемент управления выполнен с возможностью подавать упомянутое безопасное напряжение между упомянутой первой командной клеммой и упомянутой второй командной клеммой, когда они изолированы электрически друг от друга снаружи упомянутого устройства, и чтобы не подавать упомянутое безопасное напряжение между упомянутой первой командной клеммой и упомянутой второй командной клеммой, когда к ним прикладывают одинаковый потенциал снаружи упомянутого устройства, при этом упомянутый элемент управления находится в упомянутом деактивированном состоянии, когда упомянутая первая командная клемма и упомянутая вторая командная клемма изолированы электрически друг от друга снаружи упомянутого устройства, и в упомянутом активированном состоянии, когда к упомянутой первой командной клемме и к упомянутой второй командной клемме прикладывают одинаковый потенциал снаружи упомянутого устройства, при этом упомянутый элемент управления содержит электрическую цепь, подающую логический сигнал, образованный двумя заранее определенными порогами напряжения, отображающими соответственно активированное состояние и деактивированное состояние, при этом упомянутый управляющий привод содержит логический блок, соединенный с упомянутым элементом управления, а также электромагнитный исполнительный механизм (актуатор) упомянутого элемента переключения, соединенный с упомянутым логическим блоком.

Таким образом, первая командная клемма (выполненная с возможностью соединения с командным элементом) и вторая командная клемма (выполненная с возможностью приложения к ней контрольного потенциала) выполнены таким образом, чтобы на них подавать безопасное напряжение, когда они изолированы электрически друг от друга снаружи упомянутого устройства, то есть когда командный элемент находится в непроводящем состоянии, и чтобы не подавать на них безопасного напряжения, когда к ним приложен одинаковый потенциал снаружи упомянутого устройства, то есть когда командный элемент находится в проводящем состоянии.

Таким образом, в отличие от известных устройств, на командные клеммы (и, следовательно, на командный элемент) подают не напряжение источника переменного тока, а безопасное напряжение, выдаваемое устройством, благодаря присутствию в устройстве преобразователя напряжения, питаемого источником переменного тока.

Известно, что источник напряжения, такой как источник безопасного напряжения, то есть ниже 50 В среднеквадратического значения переменного тока или ниже 120 В постоянного тока, является намного более безопасным для людей, чем источники переменного тока для домашней или непроизводственной электрической системы, которая, как правило, имеет напряжение 230 В по переменному току с частотой 50 Гц или напряжение 110 В по переменному току с частотой 60 Гц.

Таким образом, заявленное устройство обеспечивает более высокую безопасность людей в части системы, соединенной с двумя командными клеммами.

Изобретение отталкивается от вывода, что заранее определенная разность потенциалов может быть приложена из устройства (а не снаружи него, как в известных устройствах), если (i) к обеим командным клеммам может быть приложен одинаковый потенциал (то есть при замыкании накоротко) снаружи устройства, тогда как внутри устройства они соединены с источником напряжения, и, если (ii) условия присутствия и отсутствия заранее определенной разности потенциалов между двумя командными клеммами меняются на обратные, то есть вместо того, чтобы, как в известных устройствах, иметь присутствие заранее определенной разности потенциалов, когда командный элемент находится в проводящем состоянии, и отсутствие заранее определенной разности потенциалов, когда командный элемент находится в непроводящем состоянии, имеет место, наоборот, присутствие заранее определенной разности потенциалов, когда командный элемент находится в непроводящем состоянии, и отсутствие заранее определенной разности потенциалов, когда командный элемент находится в проводящем состоянии.

Изобретение основано также на том выводе, что можно относительно просто и удобно выполнить каждое из двух требований (i) и (ii) с соответствующими элементом управления и управляющим приводом.

Действительно, требование (i) может быть удовлетворено при помощи элемента управления, выполненного с возможностью подачи безопасного напряжения между двумя командными клеммами, когда они изолированы электрически друг от друга снаружи устройства, и прекращения подачи безопасного напряжения, когда обе командные клеммы замкнуты накоротко снаружи устройства, что можно осуществить, например, при помощи резистора с относительно высоким значением сопротивления, установленного последовательно на пути тока между одним из полюсов источника безопасного напряжения и одной из командных клемм: во время внешнего короткого замыкания между двумя командными клеммами разность потенциалов между двумя сторонами резистора является безопасным напряжением, и ток, проходящий через резистор и между двумя клеммами является минимальным, так как резистор имеет большое сопротивление.

Требование (ii) может удовлетворено посредством замены катушки, образующей элемент управления известных устройств, электрической цепью, подающей логический сигнал, в данном случае два заранее определенных порога напряжения, которые характеризуют активированное состояние и деактивированное состояние; и посредством замены механического привода, образующего управляющий привод в известных устройствах, логическим блоком и электромагнитным исполнительным механизмом элемента переключения, при этом логический блок соединен с электричкой цепью, подающей логический сигнал, и исполнительный механизм соединен с этим логическим блоком.

Согласно предпочтительным отличительным признакам:

- упомянутый преобразователь напряжения выполнен таким образом, чтобы упомянутый источник безопасного напряжения работал на постоянном токе;

- элемент управления содержит резистор ограничения тока, соединенный с одной стороны с выходным полюсом упомянутого преобразователя напряжения и с другой стороны с упомянутой первой командной клеммой;

- упомянутый элемент управления дополнительно содержит резистор смещения, расположенный между упомянутым логическим блоком и стороной упомянутого резистора ограничения тока, соединенной с первой командной клеммой;

- упомянутое устройство содержит входной защитный каскад, расположенный между упомянутыми входной клеммой и другой входной клеммой, с одной стороны, и упомянутым преобразователем безопасного напряжения, с другой стороны, при этом упомянутый входной защитный каскад содержит элемент защиты от перегрузок по току и элемент защиты от перегрузок по напряжению;

- упомянутый элемент защиты от перегрузок по току представляет собой термистор с положительным коэффициентом, а элемент защиты от перегрузок по напряжению является варистором;

- упомянутое устройство содержит выходной защитный каскад, расположенный между упомянутыми первой командной клеммой и второй командной клеммой, с одной стороны, и упомянутым элементом управления, с другой стороны, при этом упомянутый выходной защитный каскад содержит по меньшей мере один элемент защиты от перегрузок по току и элемент защиты от перегрузок по напряжению;

- упомянутый элемент защиты от перегрузок по току является термистором с положительным коэффициентом, и упомянутый элемент защиты от перегрузок по напряжению является двунаправленным диодом Зенера;

- упомянутое устройство содержит блок радиочастотной связи, соединенный с упомянутым логическим блоком;

- элемент переключения представляет собой пару контактов и формирует часть электромагнитного реле, содержащего катушку и механический привод между упомянутой катушкой и упомянутой парой контактов;

- устройство содержит элемент измерения тока, расположенный между упомянутой входной клеммой и упомянутой выходной клеммой и соединенный с упомянутым логическим блоком; и/или

- элемент измерения тока является шунтом.

Согласно второму аспекту изобретение также относится к электрической цепи, содержащей описанное выше устройство, по меньшей мере один командный элемент, выполненный с возможностью управления по меньшей мере одной нагрузкой, и прерыватель цепи, отличающейся тем, что:

- командный элемент соединен своей первой стороной с первой командной клеммой и своей второй стороной с второй командной клеммой упомянутого устройства;

- нагрузка соединена своей первой стороной с выходной клеммой упомянутого устройства и своей второй стороной с клеммой прерывателя цепи; и

- входная клемма и другая входная клемма упомянутого устройства соединены, каждая, с клеммой прерывателя цепи.

Согласно третьему аспекту изобретение также относится к электрической цепи, содержащей описанное выше устройство, содержащее по меньшей мере один командный элемент, выполненный с возможностью управления по меньшей мере одной нагрузкой, первый прерыватель цепи и второй прерыватель цепи, отличающейся тем, что:

- командный элемент соединен своей первой стороной с первой командной клеммой и своей второй стороной с клеммой второго прерывателя цепи;

- нагрузка соединена своей первой стороной с первой командной клеммой и своей второй стороной с клеммой первого прерывателя цепи; и

- входная клемма и другая входная клемма упомянутого устройства соединены, каждая, с клеммой первого прерывателя.

Краткое описание чертежей

Далее раскрытие изобретения будет продолжено подробным описанием иллюстративных и не ограничительных примеров выполнения, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1-4 (уже описаны) - известный контактор и связанный с ним участок электрической системы.

Фиг. 5-8 (уже описаны) - известный выключатель с дистанционным управлением и связанный с ним участок электрической системы.

Фиг. 9 - общий вид первого варианта осуществления заявленного электрического устройства, которое является контактором, под углом зрения справа и спереди этого устройства.

Фиг. 10 - очень схематичный вид внутренней электрической цепи заявленного контактора.

Фиг. 11 - очень схематичный вид входного защитного каскада внутренней электрической цепи заявленного контактора.

Фиг. 12 - очень схематичный вид элемента управления и выходного защитного каскада, входящих в состав заявленного контактора.

Фиг. 13 - общий вид электронной платы заявленного контактора под углом зрения слева от этого устройства.

Фиг. 14 - общий вид электронной платы заявленного контактора под углом зрения справа от этого устройства.

Фиг. 15 - схематичный вид заявленного контактора, прерывателя цепи, командного элемента и нагрузки, а также соединяющих их проводов с образованием электрической цепи, формирующей часть домашней или непроизводственной электрической системы.

Фиг. 16 - вид, аналогичный фиг. 15, но для второго варианта осуществления заявленного электрического устройства, которое является выключателем с дистанционным управлением.

Фиг. 17 - вид, аналогичный фиг. 16, но для версии, в которой заявленный выключатель с дистанционным управлением заменяет известный выключатель с дистанционным управлением, который являлся частью цепи, показанной на фиг. 8, при этом заявленный выключатель с дистанционным управлением связан с двумя прерывателями цепи разной силы тока.

Подробное описание

Электрическое устройство 500, показанное на фиг. 9-15, выполнено согласно первому варианту осуществления заявленного электрического устройства, которое является контактором.

Второй вариант осуществления заявленного электрического устройства, описанный ниже со ссылками на фиг. 16 и 17, представляет собой выключатель с дистанционным управлением, который является идентичным, если не считать того, что его управляющий привод, содержащий логическую часть, выполненную, например, на базе микроконтроллера, запрограммирован по-другому: если в контакторе управляющий привод запрограммирован таким образом, чтобы переходы элемента переключения между непроводящим состоянием и проводящим состоянием следовали за переходами между непроводящим состоянием и проводящим состоянием командного элемента, то в выключателе с дистанционным управлением управляющий привод запрограммирован таким образом, чтобы переходы элемента переключения между непроводящим состоянием и проводящим состоянием следовали только за переходами из непроводящего состояния в проводящее состояние командного элемента.

Для упрощения в дальнейшем тексте описания одно и то же цифровое обозначение 500 применяется для первого варианта осуществления электрического устройства (контактор) и для второго варианта осуществления (выключатель с дистанционным управлением).

Так же как контактор 100 и выключатель 200 с дистанционным управлением, электрическое устройство 500, показанное на фиг. 9, выполнено в модульном формате с шириной одного модуля.

Таким образом, электрическое устройство 500 имеет общую форму параллелепипеда с двумя главными сторонами, соответственно левой стороной 501 и правой стороной 502, и с боковыми сторонами, проходящими между главными сторонами 501 и 502, а именно с задней стороной 503, верхней стороной 504, передней стороной 505 и нижней стороной 506.

Задняя сторона имеет вырез 507 для монтажа электрического устройства 500 на стандартизированной опорной рейке с Ω-образным профилем, такой как рейка 112 (фиг. 3) или рейка 212 (фиг. 7).

В центральном положении передняя сторона 505 имеет выступ 508, содержащий клавишу 509, которая позволяет устройству 500 при последовательных нажатиях на клавишу 509 выборочно занимать одну из трех конфигураций: соответственно конфигурацию автоматической работы, конфигурацию принудительной работы и конфигурацию выключения.

В конфигурации автоматической работы электрическое устройство 500 обеспечивает или не обеспечивает питание нагрузки, соответственно в зависимости от того, является ли командный элемент проводящим или непроводящим. В конфигурации принудительной работы электрическое устройство 500 постоянно обеспечивает питание нагрузки. В конфигурации выключения электрическое устройство 500 постоянно блокирует питание нагрузки.

Верхняя сторона 504 электрического устройства 500 имеет два входных отверстия 510 и 511, обеспечивающих доступ соответственно к соединительной клемме 522 и к соединительной клемме 520 (фиг. 10). Входное отверстие 510 и соединительная клемма 522 находятся слева. Входное отверстие 511 и соединительная клемма 520 находятся справа.

Нижняя сторона 506 имеет три входных отверстия 516, 517 и 518, обеспечивающих доступ соответственно к соединительной клемме 513, 521 и 514 (фиг. 10). Входное отверстие 516 и соединительная клемма 513 находятся слева. Входные отверстия 517 и 518 и соединительные клеммы 521 и 514 находятся справа.

Каждая из соединительных клемм 513, 514, 520, 521 и 522 выполнена с возможностью введения в нее оголенного концевого участка электрического провода.

Клемма 522 выполнена с возможностью соединения проводом, таким как провод 530 (фиг. 15), с первой стороной командного элемента, такого как 523, идентичного с командным элементом 123. Клемма 520 предусмотрена для соединения проводом 531 с второй стороной этого командного элемента 523.

Клемма 521 выполнена с возможностью соединения проводом, таким как провод 525 (фиг. 15), с первой стороной нагрузки, такой как 524, идентичной с нагрузкой 124. Вторая сторона этой нагрузки 524 предусмотрена для соединения проводом 526 с выходной клеммой прерывателя 600 цепи, идентичного с прерывателем 300 цепи.

Находящиеся внизу командные клеммы 513 и 514 предусмотрены для соединения с двумя полюсами электрической сети распределения, в данном случае соответственно с нейтралью и с фазой, через этот прерыватель 600 цепи.

В данном случае клемма 513 выполнена с возможностью соединения проводом 527 с выходной клеммой этого прерывателя 600 цепи, которая находится на полюсе нейтрали, и клемма 514 выполнена с возможностью соединения проводом 528 с выходной клеммой этого прерывателя 600 цепи, которая находится на полюсе фазы.

Внутренняя электрическая цепь электрического устройства 500, выполненная в виде электронной платы 560, показанной на фиг. 13 и 14, упрощенно показана на фиг. 10.

Электрическое устройство 500 содержит входной защитный каскад 547, выходной защитный каскад 540, элемент 544 управления, элемент 557 переключения, управляющий привод между элементом 544 управления и элементом 557 переключения, образованный, в частности, логическим блоком 550 и электромагнитным исполнительным механизмом 556, первый источник 552 питания постоянного тока, который выдает очень низкое безопасное напряжение (в данном случае 3,3В), и второй источник 553 питания постоянного тока, который выдает очень низкое безопасное напряжение (в данном случае 12В), элемент 554 радиочастотной связи и шунт 555.

Элемент 544 управления, элемент 554 радиочастотной связи и логический блок 550 получают питание от источника 552 питания.

Электромагнитный исполнительный механизм 556 получает питание от источника 553 питания.

Логический блок 550 соединен соответственно с элементом 544 управления, с элементом 554 радиочастотной связи, с электромагнитным исполнительным механизмом 556 и с шунтом 555.

Входной защитный каскад 547 и выходной защитный каскад 540 будут подробно описаны ниже со ссылками на фиг. 11 и 12. На этой стадии следует отметить, что они выполнены таким образом, чтобы при нормальной работе они не влияли или в любом случае оказывали лишь минимальное влияние на прохождение тока между их входами и их выходами.

Клеммы 513 и 514, входной защитный каскад 547, источник 553 питания, источник 552 питания, элемент 544 управления, выходной защитный каскад 540 и клеммы 522 и 520 расположены друг за другом.

Таким образом, оба входа защитного каскада 547 соединены соответственно с клеммой 513 и с клеммой 514, оба входа источника 553 питания соединены соответственно с одним и с другим выходом защитного каскада 547, оба входа источника 552 питания соединены соответственно с одним и другим выходом источника 553 питания, оба входа элемента 544 управления соединены соответственно с одним и другим выходом источника 552 питания, оба входа выходного каскада 540 соединены соответственно с одним и другим выходом элемента 544 управления, клемма 522 соединена с одним из выходов защитного каскада 540, и клемма 520 соединена с другим выходом защитного каскада 540.

Контрольный потенциал внутренней электрической цепи устройства 500 является потенциалом клеммы 514.

Таким образом, показанные на фиг. 10 входной защитный каскад 547, источник 553 питания, источник 552 питания, элемент 544 управления и выходной защитный каскад 540 выполнены, каждый, таким образом, чтобы их вход и их выход, соответствующие тому же полюсу, что и клемма 514, находились под одинаковым потенциалом.

Следовательно, за исключением минимального влияния, которое может оказывать выходной защитный каскад 540, клемма 520 находится под тем же потенциалом, что и клемма 514.

В данном случае выход источника 552 питания, который находится под тем же потенциалом, что и клеммы 514 и 520, является его отрицательным полюсом, а другой выход источника 552 питания является его положительным полюсом.

Элемент 544 управления выполнен таким образом, чтобы клемма 520, если не считать минимального влияния, которое может оказывать выходной защитный каскад 540, находилась под тем же потенциалом, что и положительный полюс источника 552 питания, когда клеммы 520 и 522 электрически изолированы друг от друга снаружи устройства 500, и чтобы не происходило ухудшения, когда к клеммам 520 и 522 приложен одинаковый потенциал, то есть они замкнуты накоротко снаружи устройства 500.

Таким образом, элемент 544 управления выполнен с возможностью подавать на клеммы 520 и 522 напряжение, выдаваемое источником 552 питания, когда клеммы 520 и 522 электрически изолированы друг от друга снаружи устройства 500, и не подавать напряжение, выдаваемое источником 552 питания, когда к клеммам 520 и 522 приложен одинаковый потенциал снаружи устройства 500.

На практике, элемент 544 управления содержит резистор 545 ограничения тока, расположенный между его входом и его выходом, соединенными соответственно с положительным полюсом источника 552 питания и с клеммой 522.

Поскольку резистор 545 имеет относительно большое сопротивление, например, 10 кОм, то во время внешнего короткого замыкания между клеммами 520 и 522 разность потенциалов между обеими сторонами резистора 545 является напряжением, выдаваемым источником 552 питания, при этом ток, проходящий через резистор 545 и между клеммами 522 и 520, является минимальным, так как резистор имеет большое значение сопротивления, и, например, равен 0,33 мА в настоящем примере, в котором напряжение источника 552 питания равно 3,3 В, и сопротивление резистора 545 равно 10 кОм.

Элемент 544 управления дополнительно содержит резистор 546, расположенный между его выходом, соединенным с клеммой 522, и его точкой соединения, соединенной с логическим блоком 550.

Оба резистора 545 и 546 служат для осуществления смещения, требуемого логическим блоком 550.

Таким образом, потенциал, присутствующий на точке соединения логического блока, соединенной с элементом 544 управления, является потенциалом, присутствующим на клемме 522, или в любом случае этим потенциалом, если не считать минимального отличия, связанного с влиянием защитного каскада 540 и резистора 546.

Таким образом, по сравнению с контрольным потенциалом внутренней электрической цепи устройства 500, соответствующим отрицательному полюсу напряжения, выдаваемого источником 552 питания, который питает также логический блок 550, напряжение в точке соединения элемента 544 управления, соединенной с логическим блоком 550, по существу равно 3,3 В, когда клеммы 520 и 522 электрически изолированы друг от друга снаружи устройства 500, и равно 0 В, когда к клеммам 520 и 522 приложен одинаковый потенциал снаружи устройства 500.

Таким образом, элемент 544 управления выдает в логический блок 500 логический сигнал, образованный двумя заранее определенными порогами напряжения, в данном случае по существу 3,3 В и по существу 0 В, характеризующими соответственно деактивированное состояние и активированное состояние элемента 544 управления.

Следовательно, если клеммы 520 и 522 соединены с командным элементом, например, как показано на фиг. 15-17, таким образом, чтобы, когда командный элемент находится в непроводящем состоянии, клеммы 520 и 522 были изолированы электрически друг от друга снаружи устройства 500, и чтобы, когда командный элемент находится в проводящем состоянии, клеммы 520 и 522 находились под одним и тем же потенциалом снаружи устройства 500, то элемент 544 управления находится в деактивированном состоянии, когда командный элемент находится в непроводящем состоянии (клеммы 520 и 522 электрически изолированы друг от друга снаружи устройства 500), и в активированном состоянии, когда командный элемент находится в проводящем состоянии (к клеммам 520 и 522 приложен одинаковый потенциал снаружи устройства 500).

Можно отметить, что элемент 544 управления принимает деактивированное состояние и активированное состояние точно в тех же условиях относительно элемента управления, что и катушка 125 контактора 100 и катушка 225 выключателя 200 с дистанционным управлением.

В устройстве 500 полностью механический привод 128 контактора 100 или 228 выключателя 200 с дистанционным управлением заменен частично электронным управляющим приводом, образованным, в частности, логическим блоком 550 и электромагнитным исполнительным механизмом 556.

Таким образом, элемент 557 переключения управляется элементом 544 управления через частично электронный управляющий привод таким образом, чтобы переходы между непроводящим состоянием и проводящим состоянием элемента 557 переключения следовали за переходами между деактивированным состоянием и активированным состоянием элемента 544 управления.

Элемент 544 управления дополнительно содержит конденсатор 5400, расположенный между его двумя выходами. Конденсатор 5400 служит для поддержания стабильности сигнала, выдаваемого в логический блок 550.

В данном случае электромагнитный исполнительный механизм 556 и элемент 557 переключения входят в состав реле 551, в котором электромагнитный исполнительный механизм 556 является катушкой, а элемент 557 переключения представляет собой пару контактов с полностью механическим приводом 568 между катушкой 556 и парой контактов 557.

Пара контактов 557 включает в себя неподвижный контакт, а также подвижный контакт. Электромагнитный исполнительный механизм 556 заставляет пару контактов 557 принимать либо непроводящее состояние (подвижный контакт отходит от неподвижного контакта), либо проводящее состояние (подвижный контакт опирается на неподвижный контакт).

Первая сторона пары контактов 557 соединена с клеммой 521. Вторая сторона пары контактов 557 соединена с клеммой 514 через шунт 555.

В частности, первая сторона шунта 555 соединена с клеммой 514, а вторая сторона шунта 555 соединена с входом реле 551, соответствующим второй стороне пары контактов 557.

Как было указано выше, в данном случае электромагнитный исполнительный механизм 556, который является катушкой, питается от источника 553 питания.

Этот источник питания работает через управляемый электронный переключатель 539, выполненный, например, с транзистором и своими резисторами смещения, при этом электронным переключателем 539 управляет логический блок 550, с которым соединен электронный переключатель 539.

Когда переключатель 539 находится в непроводящем состоянии, катушка 556 не получает питания, и элемент 557 переключения находится в непроводящем состоянии. Когда переключатель 539 находится в проводящем состоянии, катушка 556 получает питание, и элемент переключения находится в проводящем состоянии.

Если устройство 500 является контактором, логический блок 550 запрограммирован таким образом, чтобы, когда его точка соединения, соединенная с элементом 544 управления, получает логический сигнал о том, что элемент 544 управления находится в деактивированном состоянии, то его точка соединения, соединенная с переключателем 539, выдает логический сигнал, переводящий переключатель 539 в непроводящее состояние; и чтобы, когда его точка соединения, соединенная с элементом 544 управления, получает логический сигнал о том, что элемент 544 управления находится в активированном состоянии, то его точка соединения, соединенная с переключателем 539, выдает логический сигнал, переводящий переключатель 539 в проводящее состояние.

Таким образом, элемент 557 переключения управляется элементом 544 управления через частично электронный управляющий привод, содержащий логический блок 550, таким образом, чтобы переходы между непроводящим состоянием и проводящим состоянием элемента 557 переключения следовали за переходами между деактивированным состоянием и активированным состоянием элемента 544 управления.

Логический блок 550 соединен также с шунтом 555, в данном случае через две специальные проводящие дорожки, соединяющие соответственно вход шунта 555 с одной точкой соединения логического блока 550 и выход шунта 555 с другой точкой соединения логического блока 550.

Это позволяет логическому блоку 550 определять падение напряжения в шунте 555. Поскольку значение сопротивления шунта 555 известно, логический блок 550 может вывести на основании этого падения напряжения силу тока, проходящего в шунте 555 и, следовательно, между клеммами 513 и 514, а также в нагрузке, с которой соединены эти клеммы.

Обе специальные проводящие дорожки, соединяющие шунт 555 с логическим блоком 550, позволяют не учитывать падение напряжения, не связанное с шунтом, чтобы определять силу тока с высокой точностью.

В не показанной на фигурах версии с логическим блоком 550 соединена только сторона шунта, противоположная к стороне, соединенной с клеммой 514, и логический блок определяет силу тока на основании падения напряжения между контрольным потенциалом (на клемме 514) и точкой соединения, с которой соединена сторона шунта, противоположная к стороне, соединенной с клеммой 514.

Значение силы тока, определяемое логическим блоком 550, может быть передано наружу электрического устройства 500 через элемент 554 радиочастотной связи.

Это позволяет пользователю узнавать в реальном времени, например, через мобильное приложение, потребление электричества нагрузкой, связанной с электрическим устройством 500.

Кроме того, элемент 554 радиочастотной связи, соединенный с логическим блоком 550, позволяет также осуществлять дистанционное управление, например через мобильное приложение, электрическим устройством 500, то есть задавать ему одну из вышеупомянутых конфигураций (автоматическая работа, принудительная работа и выключение).

С логическим блоком 550 связана также клавиша 509, чтобы последовательные нажатия на клавишу 509 заставляли устройство 500 принимать одну из этих конфигураций.

Как показано на фиг. 13 и 14, в данном случае электронная плата 560 электрического устройства 500 является двухсторонней, то есть содержит первую сторону 561 и вторую сторону 562 электронной платы 560.

В частности, шунт 555 расположен на первой стороне 561 электронной платы 560.

На второй стороне 562 этой электронной платы 560 расположены, в частности, реле 551, микроконтроллер, входящий в состав логического блока 550, а также модем и антенна 559, входящие в состав элемента 554 радиочастотной связи.

Электронная плата 560 ограничена верхней стороной 570, нижней стороной 572, передней стороной 571 и задней стороной. Соединительные клеммы 522 и 520 соединены с электронной платой 560 в местоположении верхней стороны, и соединительные клеммы 513, 521 и 514 соединены с этой платой 560 в местоположении нижней стороны 572. Клавиша 509 соединена с электронной платой 571 через ее переднюю сторону 571.

Электронная плата 560 выполнена таким образом, чтобы самостоятельно предохранять свою внутреннюю цепь. Поэтому нет необходимости в соединении этой цепи со специальным прерывателем цепи, таким как описанный выше прерыватель 400 цепи.

Действительно, как было указано выше, внутренняя цепь устройства 500, образованная платой 560, содержит входной защитный каскад 547, показанный в общем виде на фиг. 10 и детально на фиг. 11.

Входной защитный каскад 547 содержит компонент 549 защиты от перегрузок по току, в данном случае термистор с положительным коэффициентом, и компонент 548 защиты от перегрузок по напряжению, в данном случае варистор.

Во входном защитном каскаде 547 компонент 549 защиты от перегрузок по току расположен между его входом и его выходом, соединенными соответственно с клеммой 513 и с соответствующим входом источника 553 питания. Компонент 548 защиты от перегрузок по напряжению расположен между двумя выходами входного защитного каскада 547.

Входной защитный каскад 547 содержит также конденсатор 5470, расположенный параллельно с компонентом 548. Конденсатор 5470 служит для фильтрования помех, которые могут присутствовать в источнике переменного тока, с которым должны быть соединены клеммы 513 и 514.

Сопротивление термистора 549 увеличивается в зависимости от температуры, что позволяет защищать цепь от коротких замыканий, в частности, в случае неисправности катушки 556. Варистор 548 обеспечивает поглощение достаточно больших скачков напряжения, что позволяет предохранять цепь, в частности, от скачков при ударах молнии.

Как было указано выше, внутренняя цепь устройства 500 содержит выходной защитный каскад 540, показанный в общем виде на фиг. 10 и детально на фиг. 12. Выходной защитный каскад 540 соединен первой стороной с элементом 544 управления, а также с клеммой 514 и второй стороной с клеммами 520 и 522.

Выходной защитный каскад 540 содержит компонент 543 защиты от перегрузок по напряжению, в данном случае биполярный диод Зенера, компонент 541 защиты от перегрузок по току, в данном случае термистор с положительным коэффициентом, и другой компонент 542 защиты от перегрузок по току, в данном случае термистор с положительным коэффициентом.

В выходном защитном каскаде 540 компонент 541 защиты от перегрузок по току расположен между его выходом и его входом, соединенными соответственно с клеммой 520 и с соответствующим выходом элемента 544 управления; компонент 542 защиты от перегрузок по току расположен между его выходом и его входом, соединенными соответственно с клеммой 522 и с соответствующим выходом элемента управления; и компонент 543 защиты от перегрузок по напряжению расположен между двумя входами выходного защитного каскада 540.

Выходной защитный каскад 540 служит для предохранения внутренней цепи устройства 500 от ошибок при проводном соединении, например, от подачи напряжения сети между клеммами 520 и 522 при соединении одной из этих клемм с полюсом нейтрали, а другой клеммы - с полюсом фазы. За счет защиты, обеспечиваемой входным защитным каскадом 547, в цепи, показанной на фиг. 15, где электрическое устройство 500 является контактором, предусмотрен только один прерыватель 600 цепи, идентичный с описанным выше прерывателем 300 цепи.

Следует отметить, что в цепи клемма 522 соединена первым проводом 530 с первой стороной командного элемента 523 и вторым проводом 531 с второй стороной командного элемента 523; и что клеммы 513, 521 и 514 соединены, как было указано выше, проводами с прерывателем 600 цепи и с нагрузкой 524.

Когда элемент 523 находится в непроводящем состоянии, нагрузка 524 не получает питания; и когда командный элемент 523 находится в проводящем состоянии, нагрузка 524 получает питание.

Во втором варианте осуществления, представленном на фиг. 16, устройство 500 является выключателем с дистанционным управлением.

Как было указано выше, этот второй вариант осуществления идентичен первому варианту осуществления, если не считать того, что логический блок 550 запрограммирован по-другому: если в первом варианте осуществления (контактор) логический блок 550 запрограммирован таким образом, чтобы переходы элемента 557 переключения между непроводящим состоянием и проводящим состоянием следовали за переходами между непроводящим состоянием и проводящим состоянием командного элемента, такого как 523, то в выключателе с дистанционным управлением логический блок 550 запрограммирован таким образом, чтобы переходы элемента 557 переключения между непроводящим состоянием и проводящим состоянием следовали только за переходами элемента 544 управления из непроводящего состояния в проводящее состояние и, следовательно, только за переходами из непроводящего состояния в проводящее состояние командного элемента 523.

Цепь, показанная на фиг. 16, идентична цепи, показанной на фиг. 15, если не считать того, что электрическое устройство 500 является выключателем с дистанционным управлением (а не контактором) и что командный элемент 523 идентичен описанному выше командному элементу 223 (а не командному элементу 123).

В версии, показанной на фиг. 17, второй вариант осуществления электрического устройства 500, который является выключателем с дистанционным управлением, заменяет известный выключатель 200 с дистанционным управлением, который входил в состав цепи, показанной на фиг. 8.

Так, второй вариант осуществления электрического устройства 500, который является выключателем с дистанционным управлением, связан с двумя прерывателями цепи разной силы тока, в данном случае не только с прерывателем 600 цепи для защиты нагрузки 524 (который может быть описанным выше прерывателем 300 цепи), но также с описанным выше прерывателем 400 цепи.

В цепи, показанной на фиг. 17, клемма 522 соединена проводом 580 с первой стороной командного элемента 523. Вторая сторона командного элемента 523 соединена с выходной клеммой прерывателя 400 цепи, которая в данном случае находится под потенциалом фазы.

Клемма 521 соединена проводом 581 с первой стороной нагрузки 524. Вторая сторона нагрузки 524 соединена проводом 582 с одной из выходных клемм прерывателя 600 цепи, в данном случае с потенциалом нейтрали. Клемма 513 соединена проводом с той же выходной клеммой прерывателя 600 цепи, что и вторая сторона нагрузки 524 (в данном случае с клеммой под потенциалом нейтрали). Клемма 524 соединена проводом с другой выходной клеммой прерывателя 600 цепи (в данном случае с потенциалом фазы).

Цепь, показанная на фиг. 17, похожа на цепь, показанную на фиг. 16, с одной из сторон командного элемента 523, соединенной проводом с клеммой 522, но при этом другая сторона командного элемента 523 соединена с выходной клеммой прерывателя 400 цепи с потенциалом фазы, а не с клеммой 520.

Учитывая, что клемма 520 находится под потенциалом фазы, работа остается такой же.

В непоказанной версии цепь идентична цепи, показанной на фиг. 17, но устройство 500 соответствует первому варианту осуществления, то есть является контактором, и командный элемент 523 идентичен с описанным выше командным элементом 123 (а не с командным элементом 223).

В не показанных версиях:

- шунт 555 заменен другим элементом измерения тока, например, контуром амперметра (тор и обмотка) или датчиком с эффектом Холла;

- контрольный полюс отличается от фазы сети питания переменного тока, например, является полюсом нейтрали;

- устройство 500 не содержит элемента радиочастотной связи, такого как 554, и/или элемента измерения тока, такого как шунт 555, и/или клавиши выбора конфигурации, такой как клавиша 509;

- источник питания постоянного тока является однокаскадным, например, с единственным выходом на 5,5 В, а не с двумя каскадами 553 и 552, как в описанном примере;

- безопасное напряжение, подаваемое или не подаваемое устройством на командные клеммы, такие как 520 и 522, является напряжением не постоянного тока, а переменного тока; и, в целом, безопасное напряжение составляет от 0,5 до 120 В постоянного тока или от 0,5 В до 50 В среднеквадратического значения переменного тока; и/или

- устройство, такое как 500, выполнено в формате, отличном от модульного формата.

В зависимости от обстоятельств можно предусмотреть многие другие версии, и в этой связи необходимо заметить, что изобретение не ограничивается описанными и показанными на фигурах примерами.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении безопасности при использовании. Электрическое устройство предназначено для соединения проводами с источником переменного тока для домашней или непроизводственной электрической системы, с нагрузкой и с командным элементом, чтобы позволять или не позволять упомянутому источнику переменного тока питать упомянутую нагрузку в зависимости от проводящего и непроводящего состояний, принимаемых командным элементом. Устройство содержит преобразователь (553, 552) напряжения, выход которого соединен с элементом (544) управления, чтобы подавать на него безопасное напряжение, при этом упомянутый элемент (544) управления выполнен с возможностью подавать упомянутое безопасное напряжение между первой командной клеммой (522) и второй командной клеммой (520), когда они изолированы электрически друг от друга снаружи упомянутого устройства, и не подавать упомянутое безопасное напряжение между упомянутой первой командной клеммой (522) и упомянутой второй командной клеммой (520), когда к ним прикладывают одинаковый потенциал снаружи упомянутого устройства. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Электрическое устройство для соединения проводами с источником переменного тока для домашней или непроизводственной электрической системы, с нагрузкой (524) и с командным элементом (523), чтобы позволять или не позволять упомянутому источнику переменного тока питать упомянутую нагрузку (524) в зависимости от проводящего и непроводящего состояний, принимаемых командным элементом (523), при этом упомянутое устройство содержит:

входную клемму (514), выполненную с возможностью соединения с полюсом упомянутого источника переменного тока;

выходную клемму (521), выполненную с возможностью соединения с упомянутой нагрузкой (524);

первую командную клемму (522), выполненную с возможностью соединения с упомянутым командным элементом (523), и вторую командную клемму (520), выполненную с возможностью приложения к ней контрольного потенциала, при этом упомянутая первая командная клемма (522) и упомянутая вторая командная клемма (520) выполнены таким образом, чтобы к ним можно было прикладывать или не прикладывать заранее определенную разность потенциалов в зависимости от упомянутых проводящего и непроводящего состояний, принимаемых командным элементом (523);

элемент (544) управления, соединенный с упомянутой первой командной клеммой (522) и с упомянутой второй командной клеммой (520), выборочно принимающий активированное состояние и деактивированное состояние в зависимости от присутствия или отсутствия упомянутой заранее определенной разности потенциалов между первой командной клеммой (522) и второй командной клеммой (520); и

элемент (557) переключения, соединенный с упомянутой входной клеммой (514) и с упомянутой выходной клеммой (521), принимающий либо непроводящее состояние, в котором он препятствует прохождению тока между входной клеммой (514) и выходной клеммой (521), либо проводящее состояние, в котором он обеспечивает прохождение тока между входной клеммой (514) и выходной клеммой (521), при этом упомянутый элемент (557) переключения управляется упомянутым элементом (544) управления через управляющий привод, выполненный таким образом, чтобы переходы между непроводящим состоянием и проводящим состоянием элемента (557) переключения следовали за переходами между деактивированным состоянием и активированным состоянием элемента (544) управления, или выполненный таким образом, чтобы переходы между непроводящим состоянием и проводящим состоянием элемента (557) переключения следовали только за переходами из деактивированного состояния в активированное состояние;

при этом устройство отличается тем, что содержит другую входную клемму (513), выполненную с возможностью соединения с другим полюсом упомянутого источника переменного тока, и содержит преобразователь (553, 552) напряжения, вход которого соединен с упомянутой входной клеммой (514) и с упомянутой другой входной клеммой (513), чтобы получать питание от упомянутого источника переменного тока, и выход которого соединен с упомянутым элементом (544) управления, чтобы подавать на него безопасное напряжение ниже 50 В среднеквадратичного значения переменного тока или ниже 120 В постоянного тока, при этом упомянутый элемент (544) управления выполнен с возможностью подавать упомянутое безопасное напряжение между упомянутой первой командной клеммой (522) и упомянутой второй командной клеммой (520), когда они изолированы электрически друг от друга снаружи упомянутого устройства, и не подавать упомянутое безопасное напряжение между упомянутой первой командной клеммой (522) и упомянутой второй командной клеммой (520), когда к ним прикладывают одинаковый потенциал снаружи упомянутого устройства, при этом упомянутый элемент управления находится в упомянутом деактивированном состоянии, когда упомянутая первая командная клемма (522) и упомянутая вторая командная клемма (520) изолированы электрически друг от друга снаружи упомянутого устройства, и в упомянутом активированном состоянии, когда к упомянутой первой командной клемме (522) и к упомянутой второй командной клемме (520) прикладывают одинаковый потенциал снаружи упомянутого устройства, при этом упомянутый элемент (544) управления содержит электрическую цепь, подающую логический сигнал, образованный двумя заранее определенными порогами напряжения, отображающими соответственно активированное состояние и деактивированное состояние, при этом упомянутый управляющий привод содержит логический блок (550), соединенный с упомянутым элементом (544) управления, а также электромагнитный исполнительный механизм (556) упомянутого элемента (557) переключения, соединенный с упомянутым логическим блоком (550).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый преобразователь (552, 553) напряжения выполнен таким образом, чтобы упомянутый источник безопасного напряжения работал на постоянном токе.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что элемент (544) управления содержит резистор (545) ограничения тока, соединенный с одной стороны с выходным полюсом упомянутого преобразователя (552, 553) напряжения и с другой стороны с упомянутой первой командной клеммой (522).

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что упомянутый элемент (544) управления дополнительно содержит резистор (546) смещения, расположенный между упомянутым логическим блоком (550) и стороной упомянутого резистора (545) ограничения тока, соединенной с первой командной клеммой (522).

5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что упомянутое устройство содержит входной защитный каскад (547), расположенный между упомянутыми входной клеммой (514) и другой входной клеммой (513), с одной стороны, и упомянутым преобразователем (552, 553) безопасного напряжения, с другой стороны, при этом упомянутый входной защитный каскад (547) содержит элемент (549) защиты от перегрузок по току и элемент (548) защиты от перегрузок по напряжению.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что элемент защиты от перегрузок по току представляет собой термистор (549) с положительным коэффициентом, а элемент защиты от перегрузок по напряжению является варистором.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что содержит выходной защитный каскад (540), расположенный между упомянутыми первой командной клеммой (522) и второй командной клеммой (520), с одной стороны, и упомянутым элементом (544) управления, с другой стороны, при этом упомянутый выходной защитный каскад (540) содержит по меньшей мере один элемент (541, 542) защиты от перегрузок по току и элемент (543) защиты от перегрузок по напряжению.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что упомянутый элемент защиты от перегрузок по току является термистором (541, 542) с положительным коэффициентом, и упомянутый элемент защиты от перегрузок по напряжению является двунаправленным диодом (543) Зенера.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что содержит элемент (554) радиочастотной связи, соединенный с упомянутым логическим блоком (550).

10. Устройство по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что элемент переключения представляет собой пару контактов (557) и формирует часть электромагнитного реле (551), содержащего катушку (556) и механический привод (568) между упомянутой катушкой (556) и упомянутой парой контактов (557).

11. Устройство по любому из пп. 1-10, отличающееся тем, что устройство содержит элемент измерения тока, расположенный между упомянутой входной клеммой (514) и упомянутой выходной клеммой (521) и соединенный с упомянутым логическим блоком.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что элемент измерения тока является шунтом (555).

13. Электрическая цепь, содержащая устройство по любому из пп. 1-12, по меньшей мере один командный элемент (523), выполненный с возможностью управления по меньшей мере одной нагрузкой (524), и прерыватель (600) цепи, отличающаяся тем, что:

командный элемент (523) соединен своей первой стороной с первой командной клеммой (522) и своей второй стороной со второй командной клеммой (520) упомянутого устройства (500);

нагрузка (524) соединена своей первой стороной с выходной клеммой (521) упомянутого устройства (500) и своей второй стороной с клеммой прерывателя (600) цепи; и

входная клемма (514) и другая входная клемма (513) упомянутого устройства (500) соединены, каждая, с клеммой прерывателя (600) цепи.

14. Электрическая цепь, содержащая устройство по любому из пп. 1-12, содержащее по меньшей мере один командный элемент (523), выполненный с возможностью управления по меньшей мере одной нагрузкой (524), первый прерыватель (600) цепи и второй прерыватель (400) цепи, отличающаяся тем, что:

командный элемент (523) соединен своей первой стороной с первой командной клеммой (522) упомянутого устройства (500) и своей второй стороной с клеммой второго прерывателя (400) цепи;

нагрузка соединена своей первой стороной с выходной клеммой (521) упомянутого устройства (500) и своей второй стороной с клеммой первого прерывателя (600) цепи; и

входная клемма (514) и другая входная клемма (513) упомянутого устройства (500) соединены, каждая, с клеммой первого прерывателя (600) цепи.