Способ увеличения контактного нажатия и площади контактирующей поверхности контактных элементов разъемного электрического соединения пропорционально проходящему по нему току
METHOD FOR INCREASING CONTACT PRESSURE AND THE AREA OF CONTACTING SURFACE OF CONTACT ELEMENTS OF DETACHABLE ELECTRICAL CONNECTION IN PROPORTION TO CURRENT PASSING THROUGH IT

Изобретение относится к технике электрического соединения и может быть использовано для повышения пожарной безопасности эксплуатации электроустановок за счет усовершенствования узла разъемного электрического соединения.
Предпосылки к изобретению. В электроустановках, в частности, в установках приема электропитания судовой силовой сетью от берегового источника электроэнергии посредством кабеля питания с берега (одна линия), подключаемого к береговой колонке (другая линия) через узел разъемного электрического соединения, может произойти его перегрев с повышением токовой нагрузки из-за мощности тепловыделения на переходном сопротивлении контактов. Данные обстоятельства, подтвержденные практикой эксплуатации, требуют разработки простого в реализации технического решения, обеспечивающего снижение указанной мощности тепловыделения с целью повышения пожарной безопасности эксплуатации электроустановки.
Известено изобретение [1] «Контактный элемент и применение этого элемента в разъемном соединении». Данный элемент, разработанный в форме контактной ламели, сохраняющий преимущества двухкомпонентной схемы контактного элемента является более компактным, способным передавать больший ток при меньших внешних размерах. Для изобретения существенно, что отдельные перемычки (ламели), осуществляющие электрический контакт, расположены асимметрично срединной плоскости, проходящей в продольном направлении несущей полосы. Благодаря этому при уменьшенной ширине можно значительно увеличить количество контактных точек на единицу длины.
Применение изобретения [1] для увеличения контактного нажатия и площади контактирующей поверхности контактных элементов разъемного электрического соединения пропорционально проходящему по нему току не позволяет достичь технического результата предлагаемого изобретения.
Известно изобретение [2] «Разъемное контактное соединение», содержащее штырь и установленное на резьбе в обойме гнездо с размещенной внутри него цилиндрической пружиной, один конец которой жестко закреплен с гнездом, а другой с обоймой, отличающееся тем что, с целью получения надежного контактного соединения со штырями любых сечений, оно снабжено цангой, расположенной внутри гнезда, при этом один конец ее жестко связан с обоймой, а пружина охватывает поверхность цанги.
Применение изобретения [2] для увеличения контактного нажатия и площади контактирующей поверхности контактных элементов разъемного электрического соединения пропорционально проходящему по нему току не позволяет достичь технического результата предлагаемого изобретения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей технической сущности является изобретение [3] «Разъемный электрический соединитель с контактной поверхностью», относящееся к технической сфере штепсельного соединения электробытовых приборов. Штепсельное соединение поверхностного контакта состоит из вилки и разъема, сочетающихся друг с другом. Снизу вилки расположены контактные пластины вилки, соединенные с проводом вилки, на верхней поверхности разъема расположены контактные пластины разъема, соединенные с проводом разъема. Когда вилка вставляется в разъем, описанные контактные пластины по вертикали и под наклоном взаимодействуют друг с другом и проводят ток. Штепсельное соединение в данном изобретении образует поверхностный контакт между пластинами. Таким образом, в соединенном состоянии, контактная площадь увеличивается, улучшается проводимость тока, возрастают стабильность, надежность контакта и длительность использования соединения.
Применение изобретения [3] для увеличения контактного нажатия и площади контактирующей поверхности контактных элементов разъемного электрического соединения пропорционально проходящему по нему току не позволяет достичь технического результата предлагаемого изобретения.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение мощности тепловыделения на переходном сопротивлении контактов путем ввода контактной пластины кабельного наконечника кабеля питания с берега между двумя контактными пластинами береговой колонки, одна из которых под действием токовой нагрузки и нагрева контактов выгибается, увеличивая контактное нажатие и площадь контактирующей поверхности пропорционально токовой нагрузке и нагреву контактов.
На фигуре 1 представлено устройство усовершенствованного узла разъемного электрического соединения фазы береговой колонки, реализующего предлагаемый способ, со следующими обозначениями.
а). Контактные элементы (части) узла разъемного электрического соединения береговой колонки:
1 - кабель фазы берегового источника; 2 - металлическая накладка; 3 - верхняя (выгибаемая) контактная пластина береговой колонки с повышенным коэффициентом линейного расширения; 4 - нижняя контактная пластина береговой колонки; 5 - направляющие пазы; 6 - контактная пластина фазы кабеля питания с берега; 7 - защитная манжета (свернутый диэлектрический чехол контактной пластины); 8 - кабель фазы питания с берега.
б). Подложка и зачехленная пластина:
9 - диэлектрическая подложка контактных пластин береговой колонки; 10 - герметически зачехленная контактная пластина фазы кабеля питания с берега, позволяющая убирать (втягивать) его на судно из воды без «замачивания» контактных элементов кабеля, а также хранить его на судне с оконцеванием, закрытым диэлектрическим чехлом.
в). Узел разъемного электрического соединения береговой колонки в сборке:
11 - провод, ведущий к устройству защитного закорачивания; 12 - механическое усилие, развиваемое верхней пластиной при ее выгибании от нагрева.
Кабель фазы берегового источника (1) имеет винтовое соединение с металлической накладкой (2), которая закреплена на диэлектрической подложке (9). Диэлектрический чехол контактной пластины после его расчехления сворачивается в защитную манжету (7).
Способ осуществляют следующим образом.
Контактная пластина фазы кабеля питания с берега (6) вводится до упора по направляющим пазам (5) между верхней (3) и нижней (4) контактными пластинами предварительно обесточенной береговой колонки. Благодаря пружинящему свойству верхней пластины (3) обеспечивается начальное контактное нажатие введенной пластины (6) на нижнюю пластину (4).
При прохождении тока нагрузки по цепи: кабель (1) - накладка (2) - пластина (3) - пластина (6) - кабель (8), а также параллельно по цепи: пластина (4) - пластина (6) - кабель (8) происходит нагрев элементов узла, в том числе, пластины (3) от прохождения по ней тока нагрузки и от нагрева контактных элементов узла вследствие образования мощности тепловыделения на переходном сопротивлении контактов. Чем больше ток нагрузки, тем больше нагрев пластины (3), тем больше ее выгибание, тем больше контактное нажатие в узле, тем больше площадь контактирующей поверхности из-за удлинения пластины (3), тем меньше величина переходного сопротивлении контактов, тем меньше мощность тепловыделения на них, тем меньше нагрев контактного узла береговой колонки, тем выше пожарная безопасность ее эксплуатации. Выгибание пластины (3) с повышенным коэффициентом линейного расширения за счет ее удлинения происходит благодаря жесткой фиксации двух ее кромок: одной - посредством накладки (2), другой - посредством крепления к пластине (4) и к подложке (9). С уменьшение тока нагрузки через контактные элементы снижается контактное нажатие пластины (3). При отсутствии тока нагрузки контактное нажатие в узле происходит только благодаря пружинящему свойству пластины (3), позволяющее без особых усилий отсоединить пластину (6) кабеля от разъема колонки.
Провод (11), ведущий к устройству защитного закорачивания от каждой фазы, подключается к трехполюсному переключателю этого устройства в береговой колонке.
Источники информации
1. https://findpatent.ru/patent/242/2422957.html
2. https://findpatent.ru/patent/95/951503.html
3. edrid.ru/rid/218.016.673b.html