Двухконтурный узел генерации и поддержания разрядного тока искрового промежутка

Полезная модель относится к области газоразрядных устройств защиты несущих конструкций от пробоя и блуждающих токов в контактной сети железной дороги, а более конкретно - к искровым промежуткам в виде импульсных высоковольтных газоразрядных приборов защиты, обеспечивающих с помощью двухконтурного узла генерации и поддержания разрядного тока, снижение силы блуждающих токов, обеспечения гарантированного разряда и повышения надежности многократного срабатывания без замены внутренних деталей при достижении напряжения установленной величины в опорах контактной сети железной дороги.
Известны различные схемные решения возникновения и поддержания разрядного тока в газоразрядных устройствах защиты вообще, и в искровых промежутках для защиты опор от пробоя и блуждающих токов в контактной сети железной дороги, в частности. Такие схемы широко описаны в литературе (Патент РФ №2052226, РФ №2327265). Известные схемные решения возникновения и поддержания разрядного тока искровых промежутков для защиты опор от пробоя и блуждающих токов в контактной сети железной дороги, например, ИП-3 и их модернизированные конструкции не приспособлены к многократным срабатываниям без замены пробитых внутренних дискретных элементов при повторной подаче напряжения к месту короткого замыкания. Известно устройство ИПМ-62(М) для заземления сооружений на рельсовые пути, например, опор контактной сети, содержащее установленные в корпусе рабочие электроды, разделенные диэлектриком и образующие искровой промежуток. Предусмотрен также вспомогательный электрод, подключенный через нелинейный резистор к одному из рабочих электродов и установленный на определенном расстоянии от рабочих электродов. Недостатком известного устройства является его одноразовое срабатывание, сложность изготовления его деталей и сборки.
Из изученных аналогов наиболее близким техническим решением (прототипом) является коммутирующее устройство, описанное в патенте РФ №2366051. Известная схема коммутирующего устройства, положенная в газоразрядный прибор защиты, построена на одном дискретном элементе и в ее составе имеется одноконтурный узел генерации разрядного тока и только один путь возникновения искрового разряда, длительность которого сильно зависит от точности исполнения геометрических размеров и формы деталей, входящих в конструкцию газоразрядного прибора защиты. Однако известный искровой промежуток при всех своих достоинствах -многократном срабатывании, не гарантирует 100% качества срабатывания, дорог из-за сложности конструкции и предъявляемых требований по точности изготовления его деталей.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение надежности и не менее 30 срабатываний искрового промежутка без замены внутренних дискретных элементов при его эксплуатации. Это достигается применением трехвыводного активного разрядника, который создает двухконтурный узел генерации и поддержания разрядного тока и обеспечивает многократное срабатывание искрового промежутка по двум независимым путям прохождения разрядного тока как совместно, так и поочередно, не предъявляя жестких требований по геометрии и формам к изготовлению деталей.
Конструкция двухконтурного узла генерации и поддержания разрядного тока рассматривается в составе искрового промежутка. Искровой промежуток содержит корпус 1 выполненный из чугуна в виде колокола с центральным отверстием, в которое жестко ввинчен по резьбе металлический верхний вывод 2. Выступ корпуса имеет в плане форму гайки и предназначен для захвата ключом при навинчивании корпуса на нижнюю часть основания 3, в которой также имеются приливы в форме шестигранной гайки для захвата гаечным ключом. В торце основания 3 выполнены три сквозных отверстия, предназначенные для выхода горячих газов в момент срабатывания искрового промежутка, заполняемых густой смазкой типа Циатим 24 и выталкивании наружу с целью сигнализации срабатывания искрового промежутка. В основание 3 запрессован с помощью прессматериала АГ-4 В ГОСТ 20437-89 нижний вывод 4 с установленным в нем электродом 5, в котором размещен двухконтурный узел генерации и поддержания разрядного тока. Двухконтурный узел генерации и поддержания разрядного тока представляет собой два параллельных контура, обеспеченных трехвыводным дискретным разрядником 6, расположенным внутри цилиндрических втулок 7 из диэлектрического материала, установленных внутри электрода 5 симметрично относительно центрального вывода 8 трехвыводного разрядника 6 и имеющего через него электрический контакт с электродом 5. Другими своими выводами трехвыводной разрядник 6 подсоединен к высокоомным резисторам 9, которые в свою очередь имеют электрический контакт с лепестками 10, установленными по разные стороны от электрода 5 и имеющие электрический контакт с основанием 3 с помощью винтов 11.
Собранный искровой промежуток, не требующий регулировки и настройки, устанавливают в электрическую схему защиты и присоединяют верхний и нижний выводы искрового промежутка с проводом заземления к защищаемой железнодорожной опоре и рельсу. При появлении электрического потенциала на арматуре защищаемой железобетонной опоры, величина которого превышает заданную, срабатывает искровой промежуток. В этом случае возникает условие для протекания электрического тока по зигзагообразной цепи: верхний вывод 2, корпус 1, основание 3, лепесток 10, высокоомный резистор 9, один из выводов трехвыводного разрядника 6, средний вывод 8 разрядника 6, электрод 5, нижний вывод 4, которое генерирует и поддерживает разрядный ток искрового промежутка по кратчайшей цепи: верхний вывод 2, корпус 1, пробитый воздушный промежуток 12, электрод 5, нижний вывод 4 и далее в рельс. Генерация разряда может начаться через один контур, обусловленный одним выводом трехвыводного разрядника 6 или через другой, или одновременно через оба контура, обеспечивая гарантию срабатывания, а следовательно, и надежность срабатывания искрового промежутка. При потенциале рельса ниже установленного в двухконтурном узле генерации и поддержания разрядного тока, например в 800 В, искровой промежуток не пробивается и опора оказывается защищенной от коррозии, вызванной воздействием тяговых или блуждающих токов. Опытная проверка на серии двухконтурных узлов генерации и поддержания разрядного тока искровых промежутков показала, что при сохранении тех же параметров искровых промежутков узел генерации и поддержания разрядного тока позволил повысить надежность и количество срабатываний, в среднем, до 30.