Трехфазное устройство для защиты электрооборудования от перенапряжений

 

Изобретение относится к электротехнике и, в частности к защите электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Трехфазное устройство для защиты электрооборудования от перенапряжений содержит носитель, внутри которого имеется три ячейки для размещения трех нелинейных резисторов, каждая ячейка снабжена одним неподвижным и одним подвижным контактами, которые при помощи винта, гайки и прижимной пластины обеспечивают надежный электрический контакт нелинейных резисторов различной высоты. Контакты имеют выводы с зажимами для крепления проводов, при помощи которых осуществляется как присоединение устройства к защищаемому электрооборудованию, так и реализация различных схем соединения нелинейных резисторов. В целях электробезопасности и для защиты от атмосферной пыли устройство помещено в корпус, состоящий из крышки и дна. Дно имеет четыре отверстия для крепления устройства к электрощиту, а также диагональные канавки для прокладки проводов при реализации схемы "треугольник". 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и, в частности к защите электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений, и может быть использовано в любой отрасли промышленности.

Известно устройство защиты оборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений, включаемое в энергосистемах между фазным проводом и землей и представляющее собой искровой промежуток, который пробивается при появлении на проводе опасной для изоляции энергооборудования волны перенапряжений и отводит энергию волны в землю [1].

Недостатками использования искровых промежутков для ограничения перенапряжений являются их недолговечность и низкая эффективность защиты электрооборудования от коммутационных перенапряжений.

Известно также устройство для ограничения атмосферных и коммутационных перенапряжений, основанное на использовании нелинейных резисторов, которые обладают существенно большей стабильностью защитных характеристик, более высокой эксплуатационной надежностью и более глубоким ограничением перенапряжений [2].

Однако конструктивно оно, во-первых, выполнено в однофазном варианте, что создает трудности при его монтаже для защиты электрооборудования, использующего трехфазные источники питания, т.к. в связи с необходимостью защиты каждой фазы всякий раз монтируется по крайней мере три колонки ограничителей, что заставляет постоянно решать вопросы их закрепления, взаимного расположения и электрического соединения. Во-вторых, оно используется только для одной величины минимального рабочего напряжения.

Известно также устройство [3] , содержащее трубчатые предохранители, которые пережигаются в случае перенапряжения. В этом устройстве для установки и крепления защитных элементов (предохранителей) предусмотрены выполненные в носителе ячейки с прижимными контактами, обеспечивающими съемное крепление защитного элемента и надежный электрический контакт.

Однако, во-первых, в этом устройстве используются защитные элементы, которые нужно заменять после каждого импульса перенапряжения, как и в устройстве [1]. Во-вторых, это устройство содержит пружинные контакты для закрепления защитных элементов только одного, стандартного размера.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство [4], в котором три столбика нелинейных резисторов размещаются внутри заземленного металлического корпуса круглого поперечного сечения и жестко связаны с ним, что позволяет использовать это устройство для защиты трехфазной нагрузки, соединенной звездой.

Однако это устройство, во-первых, имеет ограниченную пригодность для защиты электрооборудования, соединенного в треугольник, так же как и для двухфазной нагрузки. Во-вторых, в нем не решаются вопросы доступа к нелинейным резисторам, и поэтому остаются неразрешенными монтажные проблемы. В-третьих, наличие металлического корпуса и относительно близкое расположение столбиков нелинейных резисторов приводит к образованию значительных паразитных межфазных емкостей.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции, обеспечение удобства монтажа и технического обслуживания и снижение межфазных емкостей.

Поставленная задача решается тем, что в трехфазном устройстве для защиты электрооборудования от перенапряжений имеется корпус с размещенными в нем нелинейными резисторами. Внутрь корпуса помещен носитель, содержащий три расположенные в ряд ячейки с нелинейными резисторами и прижимными контактами, один из которых неподвижен, а другой выполнен с возможностью регулирования по высоте нелинейного резистора внутри ячейки и его фиксирования посредством винта, гайки и прижимной пластины.

Отличительными признаками заявляемого изобретения являются: внутрь корпуса помещен носитель, содержащие три расположенные в ряд ячейки с нелинейными резисторами; ячейки снабжены двумя прижимными контактами, один из которых неподвижен, а другой выполнен с возможностью регулирования по высоте нелинейного резистора внутри ячейки и фиксирования его посредством винта, гайки и прижимной пластины.

Отличительные признаки нам были неизвестны из патентов и научно-технической информации, и в связи с этим мы считаем, что заявленное нами техническое решение является новым.

Заявленная совокупность существенных отличительных признаков является неизвестной для среднего специалиста данной отрасли, что позволяет нам сделать вывод, что техническое решение имеет изобретательский уровень.

Заявленное техническое решение легко может быть осуществлено и изготовлено на специализированном предприятии, что соответствует критерию промышленной применимости.

На чертеже представлена схема трехфазного устройства для защиты электрооборудования от перенапряжений. Устройство выполнено в виде носителя 1, внутри которого имеется три ячейки для размещения трех нелинейных резисторов 2. Каждая ячейка снабжена одним неподвижным 3 и одним подвижным 4 контактами, которые при помощи винта 5, гайки 6 и прижимной пластины 7 обеспечивают надежный электрический контакт нелинейных резисторов различной высоты, хорошее теплорассеяние и легкость замены нелинейных резисторов. Контакты имеют выводы с зажимами 8 для крепления проводов, при помощи которых осуществляется как присоединение устройства к защищаемому электрооборудованию, так и реализация различных схем соединения варисторов ("звезда", "треугольник" и т. д.). В целях электробезопасности и для защиты от атмосферной пыли устройство помещено в корпус, состоящий из пластмассовой крышки 9 и дна 10. Дно имеет четыре отверстия 11 для крепления устройства к электрощиту, а также диагональные канавки для прокладки проводов при реализации схемы "треугольник". Эти канавки расположены на внешней, прилегающей к электрощиту поверхности дна. Использование двух резиновых прокладок между носителем, дном и крышкой позволяет обеспечить полную герметичность устройства, хотя и не всегда требуется.

Нелинейные резисторы 2 изготавливаются, как правило, в виде таблеток, причем высота этой таблетки зависит от величины рабочего напряжения, при котором работает защищаемое электрооборудование. Конструкция ячеек включает прижимные электроды, один из которых 3 зафиксирован неподвижно, а другой 4 может перемещаться в ячейке и фиксироваться при помощи винта 5, гайки 6 и прижимной пластины 7, что позволяет не только обеспечить надежный электрический контакт электродов и нелинейных резисторов, но и использовать нелинейные резисторы разной высоты, что приводит к возможности применения устройства для защиты электрооборудования, питающегося от источников с различным рабочим напряжением.

При защите электрооборудования от перенапряжений нелинейные резисторы должны включаться таким образом, чтобы шунтировать каждую фазу нагрузки. Поэтому, если трехфазная нагрузка соединена в "звезду", то и нелинейные резисторы должны быть соединены "звездой", а если нагрузка соединена в "треугольник", то и нелинейные резисторы должны быть соединены соответственно. Расположение ячеек в ряд обеспечивает исключительную легкость замены нелинейных резисторов, их монтажа, а также реализацию желательной схемы соединения ("звезда", "треугольник" или двухфазная нагрузка). Для универсальной реализации схемы "треугольник" дно имеет две расположенные крест-накрест канавки для проводов, соединяющие противоположные углы дна и расположенные на внешней, прилегающей к электрощиту поверхности дна.

Расположение ячеек в ряд существенно уменьшает паразитные межфазные емкости. Также уменьшает величину паразитных емкостей и использование пластмассового (а не металлического) корпуса 9.

Устройство закрепляется на электрощите винтами через отверстия 11 в непосредственной близости от коммутируемого устройства. В зависимости от вида соединения нагрузки (т. е. "звездой" или "треугольником") нелинейные резисторы соединяются по той же схеме, что позволяет им шунтировать каждую фазу нагрузки. При защите двухфазной нагрузки каждая ячейка устройства работает автономно.

При напряжении, соответствующем рабочему напряжению электрооборудования, нелинейный резистор представляет собой практически изолятор, а при превышении некоторого критического значения (перенапряжении) в любой фазе его электрическое сопротивление резко падает, и через устройство может проходить импульсный ток во много сотен ампер, шунтируя защищаемое электрооборудование. После прохождения импульса перенапряжения электрическое сопротивление практически мгновенно восстанавливается до прежней величины.

Устройство применяется также и для дугогашения путем шунтирования контактов.

Заявляемое устройство по сравнению с прототипом существенно расширяет функциональные возможности, обеспечивает исключительное удобство монтажа и технического обслуживания, а также значительно снижает паразитные межфазные емкости, что существенно сокращает затраты на ремонт электрооборудования, резко снижая его аварийность и увеличивая долговечность.

Источники информации 1. Долгинов А.И. Перенапряжения в электрических системах. М., ГЭИ, 1962.

2. Самойлович И. С. Защита от перенапряжений электроустановок открытых горных работ. М.: Недра, 1992, с. 30 - 35.

3. Small Plug-Type Surge Protector. United States Patent N 3840781, H 02 H 9/04, 8.10.1974.

3. Abnormal Voltage Protection Device. United States Patent N 4204239, H 02 H 9/04, 20.05.1980.

Формула изобретения

Трехфазное устройство для защиты электрооборудования от перенапряжений, имеющее корпус с размещенными в нем нелинейными резисторами, отличающееся тем, что внутрь корпуса, состоящего из пластмассовой крышки и дна с отверстиями для крепления устройства к электрощиту и с диагональными канавками для прокладки проводов при реализации схемы соединения нелинейных резисторов в треугольник, помещен носитель, содержащий три размещенные в ряд ячейки для размещения указанных резисторов, каждая из которых снабжена прижимными контактами, при помощи которых осуществляется присоединение устройства к защищаемому электрооборудованию и реализация различных схем соединения нелинейных резисторов, один из указанных контактов выполнен неподвижным, а другой выполнен с возможностью регулирования по высоте нелинейного резистора внутри ячейки и фиксирования его при помощи винта, гайки и прижимной пластины.

РИСУНКИ

Рисунок 1