МОДУЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
MODULAR ELECTRIC DEVICE

Предпосылки создания изобретения
Изобретение относится к области модульных электрических устройств, содержащих, по меньшей мере, два модуля, в частности - устройств, предусматривающих дифференциальную функцию и, по меньшей мере, одну функцию выключения.
Точнее, изобретение относится к модульному электрическому устройству, предназначенному для закрепления с возможностью снятия на линейной опоре и подсоединения посредством соединяющей гребенчатой структуры или электрического проводника, содержащему корпус, содержащий заднюю панель для крепления к упомянутой опоре, две основные боковых панели, по существу, параллельные друг другу и перпендикулярные задней панели, которыми упомянутый корпус может примыкать к другим устройствам того же типа, и две соединительные панели, на каждую из которых выходят вывод нейтрали и, по меньшей мере, один вывод фазы, при этом упомянутое устройство содержит, по меньшей мере, два модуля, имеющие заданную ширину, определяющую шаг соединения, причем упомянутые модули отделены друг от друга плоскостью отделения, по существу, параллельной основным боковым панелям, при этом упомянутый вывод фазы или каждый вывод фазы содержит отверстие, по меньшей мере, на одной из соединительных панелей, ориентированное вдоль оси соединения, которая совпадает с осью соединяющей гребенчатой структуры, а упомянутое отверстие вывода фазы или каждого вывода фазы расположено на расстоянии от отверстия другого вывода фазы того же самого устройства или другого устройства, установленного на ту же самую опору, равном целому числу шагов соединения.
Уровень техники
Модульные электрические устройства обычно содержат выводы фаз и, возможно, выводы нейтралей, расположенные через равные расстояния с заданным шагом соединения на своих соединительных панелях. Шаг соединения соответствует минимальному расстоянию между каждыми выводами устройств на одной и той же опоре. Таким образом, выводы модульного устройства заданного типа можно подсоединять посредством соединяющей гребенчатой структуры, предусматривающей подходящий шаг соединения для модульного устройства этого типа.
Выводы фаз и выводы нейтралей, если они применяются для модульного устройства каждого типа, обычно расположены в заранее установленном порядке. Например, широко распространенные модульные устройства могут быть:
«однофазными» (1P-типа), содержащими вывод фазы,
«однофазными с нейтралью» (1P+N-типа), содержащими вывод фазы и вывод нейтрали,
«трехфазными с нейтралью» (3P+N-типа), содержащими три вывода фаз и вывод нейтрали, или
«трехфазными» (3P-типа), содержащими только три вывода фаз.
Заранее установленный порядок выводов, определяющий тип модульного устройства, обычно обуславливает применение соединяющей гребенчатой структуры, имеющей зубья, расположенные в этом порядке. Таким образом, модульные устройства одного и того же типа можно подсоединять посредством особой соединяющей гребенчатой структуры, имеющей расположение зубьев, подходящее для устройства этого типа. Следовательно, совместное использование модульных устройств разных типов на одной и той же линейной опоре и подсоединение этих устройств посредством гребенчатой структуры, имеющей заранее установленное расположение зубцов, могут вызвать проблемы.
Существуют модульные устройства, содержащие модуль, предназначенный для выполнения вспомогательной функции и не содержащий никаких соединительных выводов, и для этих устройств проблема совместного использования решена за счет снабжения модуля, не содержащего никаких соединительных выводов, ячейкой или выемкой, предназначенной для приема зуба соединяющей гребенчатой структуры, обращенного к упомянутому модулю, не содержащему никаких соединительных выводов.
Также существует семейство модульных устройств, для которых положение соединительных выводов, по меньшей мере, на одной из соединительных панелей, модифицировано для решения проблемы совместного использования. Такие устройства описаны, в частности, во французской патентной заявке FR 787238 и снабжены ячейками, предназначенными для приема зубьев гребенчатой структуры. Модульные устройства этого семейства обычно содержат вывод и ячейку, расположенные на двух разных уровнях в направлении глубины корпуса для каждого модуля и, по меньшей мере, на одной соединительной панели. Первый уровень предназначен для выводов нейтралей, а второй уровень предназначен для выводов фаз. Таким образом, выводы разных модульных устройств этого семейства можно подсоединять посредством гребенчатой структуры или двух гребенчатых структур, содержащих зубья, расположенные вдоль двух осей соединения, причем каждая ось соединения ориентирована вдоль выводов или ячеек каждого из двух уровней. Вследствие этого, модульные устройства этого семейства, которые содержат выводы нейтралей, можно подсоединять посредством соединения гребенчатых структур с модульными устройствами того же самого семейства, но не содержащих вывод нейтрали.
Однако это решение проблемы совместного использования не подходит для тех установок или систем питания, для которых не предусматривается выключение нейтрали или размыкание контакта нейтрали, и для модульных электрических устройств, специфичных для этих установок. Модульные устройства, используемые в этих установках, на самом деле обычно содержат выводы фаз, центрированные в срединной плоскости каждого модуля, которые подсоединены посредством единственной соединяющей гребенчатой структуры, содержащей единственную ось соединения. Следовательно, если модульное устройство, содержащее вывод нейтрали, такое, как дифференциальный автоматический выключатель, устанавливают на такой установке, то возникает проблема совместного использования. Фактически, дело не только в том, что приходится отламывать зуб гребенчатой структуры, обращенный к выводу нейтрали, но и в том, что подсоединение этого вывода нейтрали посредством проводника не гарантирует электрическую изоляцию нейтрали от фаз.
Одна проблема, решаемая изобретением, заключается в том, чтобы разработать модульное устройство, содержащее вывод нейтрали и выполненное с возможностью совместного использования с другими модульными устройствами, совместимыми с установками, для которых не предусмотрено выключение нейтрали, на одной и той же опоре, и при этом делающее возможным подсоединение вывода нейтрали посредством отдельного проводника.
Сущность изобретения
Задача изобретения состоит в том, чтобы устранить технические проблемы модульных электрических устройств, соответствующих известному уровню техники, предлагая модульное электрическое устройство, предназначенное для закрепления с возможностью снятия на линейной опоре и подсоединяемое посредством соединяющей гребенчатой структуры, содержащее корпус, содержащий заднюю панель для крепления к упомянутой опоре, две основные боковых панели, по существу, параллельные друг другу и перпендикулярные задней панели, посредством которых упомянутый корпус может примыкать к другим устройствам того же типа, и две соединительные панели, на каждую из которых выходят вывод нейтрали и, по меньшей мере, один вывод фазы, при этом упомянутое устройство содержит, по меньшей мере, два модуля, имеющие заданную ширину, определяющую шаг соединения, причем упомянутые модули отделены друг от друга плоскостью отделения, по существу, параллельной основным панелям, при этом упомянутый вывод фазы или каждый вывод фазы содержит отверстие, по меньшей мере, на одной из соединительных панелей, ориентированное вдоль оси соединения, которая совпадает с осью соединяющей гребенчатой структуры, а упомянутое отверстие вывода или каждого вывода фазы расположено на расстоянии от отверстия другого вывода фазы того же самого устройства или другого устройства, установленного на ту же самую опору, равном целому числу шагов соединения, отличающееся тем, что вывод нейтрали содержит отверстие на упомянутой соединительной панели, смещенное относительно оси соединения, причем упомянутое отверстие вывода нейтрали проходит через полость отделения между двумя модулями.
Отверстие вывода нейтрали предпочтительно смещено к задней панели относительно оси соединения.
Устройство предпочтительно содержит количество выводов, выходящих на каждую соединительную панель, меньшее, чем количество модулей, или равное ему.
Отверстие вывода фазы или каждого вывода фазы, выходящее на упомянутую соединительную панель, предпочтительно целиком содержится в части упомянутой панели, ограниченной плоскостями отделения между каждым модулем и соседним с ним.
В соответствии с одним вариантом осуществления, устройство содержит ячейку, выходящую на упомянутую соединительную панель и предназначенную для приема зуба соединяющей гребенчатой структуры, причем упомянутая ячейка содержит отверстие, ориентированное вдоль оси соединения и расположенное на расстоянии от отверстия другого вывода фазы того же самого устройства или другого устройства, установленного на ту же самую опору, равном целому числу шагов соединения. Вывод фазы или каждый вывод фазы и ячейка, выходящие на упомянутую соединительную панель, предпочтительно содержат ось вставления зуба гребенчатой структуры, находящуюся в срединной плоскости каждого модуля, параллельной основным панелям.
В соответствии с одним вариантом осуществления, вывод фазы или каждый вывод фазы и вывод нейтрали являются туннельными выводами. Туннельные выводы предпочтительно содержат зажимные винты с головками, которые доступны через каналы, выходящие на переднюю панель упомянутого устройства. Эти каналы преимущественно имеют отверстия на передней панели, ориентированные вдоль оси крепления. Передняя панель предпочтительно содержит части, смещенные в направлении глубины устройства, причем одна из упомянутых частей содержит рабочую рукоятку, а другие упомянутые части содержат отверстия, что делает возможным доступ к головкам зажимных винтов.
В соответствии с одним вариантом осуществления, модульное устройство является устройством дифференциальной защиты с одним полюсом и нейтралью, содержащим модуль выключения и модуль дифференциальной защиты.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и признаки станут понятнее из нижеследующего описания конкретных вариантов осуществления изобретения, приводимых лишь в качестве неограничительных примеров и представленных на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 представлено перспективное изображение варианта осуществления модульного электрического устройства в соответствии с изобретением, содержащего модуль выключения и модуль дифференциальной защиты.
На фиг.2 представлен вид передних панелей множества модульных устройств, включая модульное устройство согласно фиг.1, установленных на одной и той же линейной опоре и подсоединенных соединяющей гребенчатой структурой.
На фиг.3 представлен вид соединительной панели модульных устройств, представленных на фиг.2.
На фиг.4 представлено перспективное изображение множества модульных устройств, представленных на фиг.2, позволяющее увидеть заднюю панель и одну из соединительных панелей каждого устройства.
На фиг 5 представлено перспективное изображение множества модульных устройств, представленных на фиг.2, позволяющее увидеть переднюю панель и одну из соединительных панелей каждого устройства.
На фиг.6 приведен пример подсоединения посредством электрических проводников модульного устройства, представленного на фиг.1.
На фиг.7 представлен схематический вид внутренних компонентов модульного электрического устройства в соответствии с изобретением, содержащего модуль выключения в одной фазе и модуль дифференциальной защиты.
На фиг.8 представлено перспективное изображение разобранной части модульного электрического устройства, содержащего модуль выключения в одной фазе и модуль дифференциальной защиты.
На фиг.9 представлено еще одно перспективное изображение разобранной части модульного электрического устройства согласно фиг.8.
Подробное описание варианта осуществления
Модульное устройство 1, представленное на фиг.1, является дифференциальным автоматическим выключателем, содержащим модуль 2 выключения одной фазы и нейтрали и модуль 3 дифференциальной защиты. Каждый из этих модулей имеет заданную ширину L, соответствующую модульности модульного устройства. Эта модульность определяется по стандартам, например, таким, как стандарт UTE C 61-920. Корпус дифференциального автоматического выключателя содержит переднюю панель 4, оснащенную рабочей рукояткой 5, и заднюю панель 6, противоположную передней панели 5 и оснащенную средствами для крепления к линейной опоре, например, такой, как крепежная направляющая. Корпус также содержит две основные поверхности 7 и 8, из которых видна только одна, причем упомянутые поверхности, по существу, параллельны друг другу и перпендикулярны задней панели. Корпус также содержит две соединительные панели 9, 10, из которых видна только панель, обозначенная позицией 9.
Дифференциальный автоматический выключатель 1 представлен на фиг.2 с другими модульными устройствами 21, 22, 23, 24, 25, закрепленными с возможностью снятия на крепежной направляющей, которая не видна. На этом изображении упомянутые другие модульные устройства содержат один модуль, имеющий ширину, идентичную заданной ширине L модулей дифференциального автоматического выключателя 1, и примыкают друг к другу своими основными панелями. Упомянутые другие модульные устройства, представленные на фиг.2, фактически представляют содой пять однофазных автоматических выключателей, каждый из которых содержит модуль выключения, выключающий одну фазу.
Как представлено на фиг.1 и 2, оба модуля дифференциального автоматического выключателя 1 отделены друг от друга плоскостью 26 отделения, по существу, параллельной основным панелям корпуса. Эта плоскость отделения может быть виртуальной. Эта плоскость отделения может быть воплощена перегородкой. Плоскости отделения каждого модуля модульных устройств, установленных на одной и той же линейной опоре, отделены друг от друга заданной шириной L.
Вообще говоря, вывод нейтрали и столько же выводов фаз, сколько есть фаз, выходят на каждую из соединительных панелей модульных устройств. Дифференциальный автоматический выключатель 1 содержит два вывода нейтрали и два вывода фаз, выходящие на соединительные панели 9 и 10.
Модульные устройства часто содержат две соединительные панели. В этом случае одна из соединительных панелей предназначена для выходных выводов, а другая соединительная панель предназначена для выходных выводов. Модульные устройства этого типа обычно содержат количество выводов, выходящих на каждую соединительную панель, равное количеству модулей. Это случай дифференциального автоматического выключателя 1, который содержит два модуля, а вследствие этого - и два вывода на каждой соединительной панели. Количество содержащихся в модульных устройствах выводов, приходящееся на соединительную панель, также может быть меньшим, чем количество модулей. Это случай, например, модульных устройств, содержащих один или более вспомогательных модулей, не содержащих никаких соединительных выводов. В последнем случае соединительная панель может содержать ячейки или выемки на уровне вспомогательных модулей, предназначенные для приема зубьев гребенчатой структуры, обращенных к этим модулям, что позволяет избежать отламывания упомянутых зубьев.
Как можно увидеть на фиг.1, вывод 31 нейтрали и вывод 32 фазы выходят на соединительную панель 9. Вывод 31 нейтрали и вывод 32 фазы содержат отверстия, соответственно обозначенные позициями 33 и 34.
Модульные устройства, установленные на одной и той же линейной опоре, можно в общем случае подсоединять, по меньшей мере, на одной из их соединительных панелей посредством соединяющей гребенчатой структуры. Как показано на фиг.3 и 4, модульные устройства 1, 21-25 подсоединены посредством гребенчатой структуры 35, содержащей ряд зубьев 36. В данном случае, модульные устройства являются устройствами однофазного типа, а каждый зуб гребенчатой структуры соединен с одной фазой. Зубья гребенчатых структур предназначены для соединения части их с фазой посредством электрического проводника 37. Подсоединение посредством гребенчатой структуры упрощает работу электромонтера, а также дает пользователю возможность легче понять принцип установки.
Для подсоединения дифференциального автоматического выключателя 1 посредством гребенчатой структуры, отверстия 34 вывода 32 фазы, выходящие на соединительную панель 9, и отверстия выводов фаз модульных устройств 21-25 ориентированы вдоль оси 38 соединения, параллельной задней панели 6 и поэтому параллельной крепежной направляющей. Как представлено на фиг. 3, отверстие 34 вывода фазы дифференциального автоматического выключателя 1 расположено на расстоянии от отверстия другого вывода фазы другого устройства 21-25, установленного на той же самой опоре, равном целому числу шагов Р соединения. Иными словами, отверстие 34 имеет осевую составляющую вдоль оси 38 соединения. Эта составляющая ограничена относительно соответствующей одной из осевых составляющих 41, 42, 43, 44 вывода фазы любого другого устройства 21, 22, 23, 24, 25, установленного на той же самой направляющей. Иными словами, эта составляющая ограничена положением любого зуба соединяющей гребенчатой структуры. Эта осевая составляющая 39 вдоль оси 38 соединения отверстия 34 вывода фазы дифференциального автоматического выключателя 1, по существу, равна целому числу шагов Р соединения, причем последнее, по существу равно заданной ширине L каждого модуля.
Во избежание соединения вывода нейтрали с тем зубом соединяющей гребенчатой структуры, который соединен с фазой, отверстие 33 вывода 31 нейтрали дифференциального автоматического выключателя 1, выходящее на соединительную панель 9, смещено относительно оси 38 соединения. Как можно заметить на фиг.3, отверстие 33 вывода 31 нейтрали смещено к задней панели относительно оси 38 соединения. Это смещение отверстия 33 вывода 31 нейтрали к задней панели обеспечивает возможность использования соединяющей гребенчатой структуры, такой, как представленная на фиг.3 и 4, т.е. соединяющей гребенчатой структуры, содержащей основную часть 51, направленную к передним панелям 4 модульных устройств.
В дополнение к смещению относительно оси 38 соединения, отверстие 33 вывода 31 нейтрали проходит через плоскость 26 между двумя модулями 2 и 3. Иными словами, отверстие 33 вывода 31 нейтрали простирается с каждой стороны от плоскости 26 между двумя модулями 2 и 3. Это расположение вывода нейтрали делает возможным подсоединение выводов фаз всех модульных устройств, установленных на одной и той же линейной опоре, посредством зубьев 36 соединяющей гребенчатой структуры 35 без блокировки отверстия 33 вывода 31 нейтрали. Вследствие этого оказывается возможным подсоединение вывода нейтрали посредством электрического проводника 52. Неожиданно оказалось, что расположение вывода нейтрали дифференциального автоматического выключателя со смещением в области, принадлежащей двум модулям, не препятствует удовлетворительной работе каждого из модульных устройств.
Чтобы создать возможность подсоединения посредством гребенчатой структуры, не ломая при этом зуб гребенчатой структуры, обращенный к модулю дифференциальной защиты, соединительная панель 9 дифференциального автоматического выключателя 1 содержит ячейку, предназначенную для заключения в ней этого зуба гребенчатой структуры. Эта ячейка в общем случае представляет собой выемку 61. Эта ячейка содержит отверстие, ориентированное вдоль оси 38 соединения и расположенное на расстоянии от отверстия другого вывода фазы того же самого устройства или другого устройства на той же самой опоре, равном целому числу шагов соединения.
Как можно увидеть на фиг.4, в дифференциальном автоматическом выключателе 1 вывод 32 фазы и ячейка 61, выходящие на соединительную панель 9, имеют оси вставления, соответственно обозначенные позицией 62. Эти оси вставления определяют поступательное движение зуба соединяющей гребенчатой конструкции или простого электрического проводника для осуществления подсоединения вывода 32 фазы и ячейки 61. Оси вставления вывода 32 фазы и ячейки 61 соответственно находятся в срединных плоскостях 65 и 66. Это расположение вывода 32 фазы и ячейки 61 дает возможность использовать дифференциальное устройство совместно с другими устройствами, не имеющими нейтрали на той же самой соединяющей гребенчатой структуре.
Как представлено на фиг.6, выводы фазы и нейтрали дифференциального автоматического выключателя 1 также могут быть подсоединены посредством электрических проводников 69, 70. Как и для вывода фазы автоматического выключателя 21, представленного на фиг.4, вывод фазы автоматического выключателя 1 можно подсоединять и к зубу соединяющей гребенчатой структуры, и к электрическому проводнику. Это может представлять интерес, когда дифференциальный автоматический выключатель 1 расположен на конце крепежной направляющей, что позволяет соединять все зубья гребенчатой структуры с единственной фазой либо с одной из фаз.
Как можно увидеть на фиг.1, отверстие вывода фазы, выходящее на соединительную панель 9, обычно находится в части упомянутой панели, ограниченной плоскостью 26 отделения между каждым модулем и соседним с ним. В отличие от отверстия вывода нейтрали, плоскость 26 отделения не проходит через отверстие вывода фазы. Это расположение дает возможность располагать каждый модуль так, что он оказывается обращенным к выводам фаз, с которыми его связывают, а значит, и к зубу гребенчатой структуры, с которым его соединяют. В частности, это расположение выгодно в случае модульных устройств, содержащих разные фазы. В этом случае, каждое отверстие выводов фаз фактически находится в срединной плоскости модуля, с которым оно связано. Таким образом, электромонтер может с одного взгляда увидеть, какую фазу надо соединить с каким модулем.
Основные компоненты, находящиеся внутри корпуса дифференциального автоматического выключателя 1, схематически представлены на фиг.7. Дифференциальный автоматический выключатель 1 содержит цепь 71 фазы, проходящую между выводом 32 фазы на одной из соединительных панелей и другим выводом 72 фазы на другой соединительной панели. Вывод 32 фазы можно назвать входным выводом фазы, а вывод 72 фазы можно назвать выходным выводом фазы. Дифференциальный автоматический выключатель 1 также содержит цепь 73 нейтрали, проходящую между выводом 31 нейтрали, называемым входным выводом нейтрали, и выходным выводом 74 нейтрали. В цепи фазы модуль 2 автоматического выключателя содержит механизм 75 теплового размыкания и механизм 76 электромагнитного размыкания, а также два переключателя 77, 78, установленные в каждой цепи. Модуль 3 дифференциальной защиты, со своей стороны, содержит дифференциальный трансформатор 79 и, соответственно, две первичные обмотки 80, 81, которые в указанном порядке соответствуют цепи фазы и цепи нейтрали.
Как можно увидеть на фиг.6, выходной вывод 32 фазы и ячейка 61 имеют оси вставления, находящиеся в срединной плоскости 65, 66 каждого модуля. Кроме того, вывод 31 нейтрали смещен так, что находится в области, через которую проходит разделяющая плоскость 26 между двумя модулями 2 и 3. Это расположение позволяет заключать в упомянутой области все элементы вывода 31 нейтрали, оптимизируя при этом занимаемое пространство на уровне области соединения. Кроме того, это расположение вывода 31 нейтрали с занятием области, принадлежащей двум модулям, не оказывает негативное влияние на функциональную целостность каждого из модулей 2 и 3.
Как представлено на фиг.8 и 9, выводы дифференциального автоматического выключателя являются туннельными, аналогичными выводу, обозначенному позицией 101. Доступ к головкам винтов выводов 32, 31 осуществим через каналы 103 и 104, выходящие на переднюю панель 4 упомянутого устройства. Расположение вывода нейтрали в области, через которую проходит плоскость 26 отделения между двумя модулями 2 и 3, помимо прочих преимуществ, создает возможность прохождения канала 104 вывода 31 нейтрали в направлении, параллельном каналу 103 вывода 32 фазы. Таким образом, оптимизируется пространство, занимаемое в области соединения, связанной с соединительной панелью 9. Кроме того, благодаря этому расположению упрощается затягивание головки винта вывода 31 нейтрали. Фактически затягивание этого винта можно осуществлять так же, как в случае вывода 32 фазы, т.е. вставляя отвертку через переднюю панель вдоль той же самой оси вставления, по существу, перпендикулярно упомянутой передней панели.
Каналы 103, 104 имеют отверстия 111, 112, выходящие на переднюю панель 4 и ориентированные вдоль одной и той же оси 113. Это расположение отверстий каналов 103, 104 вдоль одной и той же оси упрощает доступ к головкам винтов с помощью отвертки, что упрощает операцию соединения.
Передняя панель 4 содержит части, смещенные в направлении глубины устройства. Центральная часть 114 передней панели содержит исполнительную или управляющую рукоятку 5 и является выступающей относительно остальных частей передней панели. Две боковые части 115, 116 передней панели 4 содержат отверстия 111 и 112 каналов, обеспечивающие доступ к головкам винтов выводов, выходящие на каждую из упомянутых панелей.
Дифференциальный автоматический выключатель 1, представленный на фиг.1-9, представляет собой устройство дифференциальной защиты с одним полюсом и нейтралью, содержащее два модуля 2 и 3, при этом модуль 2 представляет собой модуль выключения, а модуль 3 представляет собой модуль дифференциальной защиты. Устройство, соответствующее изобретению, также может быть устройством дифференциальной защиты, содержащим множество полюсов, таким, как устройство с тремя полюсами и нейтралью, содержащее три модуля выключения для каждой фазы и модуль дифференциальной защиты.