УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В НИЗКОВОЛЬТНЫХ СИЛОВЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Полезная модель относиться к устройствам защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах, в частности к разрядникам, предназначенным для защиты внутренних распределительных цепей жилых и общественных зданий от грозовых и коммутационных импульсных перенапряжений.
Известен вставной разрядник защиты от перенапряжения (RU 6991065 С1, Н01Т 1/14, 20.12.2010), который имеет корпус для размещения разрядного элемента, который посредством проводящего соединительного элемента соединен со штепсельными контактами, проходящими сквозь дно корпуса, причем между контактом разрядного элемента и соответствующим соединительным элементом образована термическая подпружиненная плавкая вставка, а также воздействующий на плавкую вставку разделительный кронштейн, передающим усилие предварительного напряжения, и индикатор состояния, при этом один из проводящих соединительных элементов содержит переключающий язычок, оконечность которого переходит в контактный участок для спайки, а переключающий язычок имеет токочувствительный участок запрограммированного разрушения или обладает свойством чувствительности к току, причем этот участок запрограммированного разрушения или чувствительности к току имеется, по меньшей мере, в области воздействия усилия предварительного напряжения.
Недостатками известного разрядника защиты от перенапряжения являются контактные соединения внутри и снаружи вставного разрядника, такие как внешние штепсельные контакты, которые соединены внутри разрядника с разрядным элементом посредством проводящего соединительного элемента, а при установке разрядника проходят сквозь дно корпуса, за счет чего снижается надежность контактного соединения и повышается внутреннее переходное электрическое сопротивление устройства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является разрядник защиты от перенапряжений с корпусом и, по меньшей мере одним разрядным элементом (ЕР 2070168 B1, Н01Т 1/14, 28.07.20010), который содержит в корпусе по меньшей мере один разрядный элемент, например варистор, а также разъединяющее приспособление, служащее для того, чтобы разъединять разрядный элемент или разрядные элементы от сети, причем разъединяющее приспособление включает в себя место спайки, которое включено в электрический путь соединения в пределах разрядника, причем через место спайки подвижный участок проводника или подвижная электропроводная перемычка связан или связана с разрядным элементом с одной стороны, и участок проводника или перемычка с другой стороны, с первым электрическим внешним выводом разрядника, включающий в себя также средство, создающее силу предварительного натяжения, например пружину, причем соответствующий вектор силы опосредовано или непосредственно через подвижный разделительный кронштейн воздействует на участок проводника или на перемычку в направлении разъединения, при этом на пути перемещения участка проводника или перемычки расположен проводящий элемент, первый конец которого при приведенном в действие разъединяющем приспособлении контактирует с участком проводника или перемычкой, а его второй конец соединен со вторым внешним электрическим выводом, и при этом проводящий элемент содержит переключающее устройство или выполнен в виде переключающего устройства.
Недостатком разрядника защиты от перенапряжений с корпусом и по меньшей мере одним разрядным элементом является разъемное соединение участка проводника или перемычки с первым электрическим внешним выводом разрядника, который также подключен к пружине, которая создает силу предварительного натяжения для воздействия на участок проводника или на перемычку в направлении разъединения через подвижный разделительный кронштейн, за счет чего снижается надежность самого соединения.
Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности и безопасности устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах, за счет упрощения конструкции устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах, повышения надежности контактных соединений внутри устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах и повышения надежности срабатывания разъединяющего приспособления с индикатором состояния.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах, содержащее по меньшей мере один разрядник защиты от перенапряжений с корпусом, содержащем варистор и разъединяющее приспособление, которое включает место спайки, которое включено в электрическую цепь соединения в пределах разрядника, причем через место спайки электропроводная перемычка связана с одной стороны с варистором, и включающее разделительный кронштейн с пружиной с возможностью воздействия на электропроводную перемычку в направлении разъединения, согласно полезной модели в электрическую цепь соединения в пределах разрядника введены гибкие проводники, последовательно соединяющие с варистором электрический внешний ввод и электрический внешний вывод на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы, причем электрический внешний вывод на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы соединен с варистором через гибкий проводник, связанный с электропроводной перемычкой, при этом корпус разрядника выполнен полым, содержит зону установки варистора с опорами и выступами, блокиратор смещения варистора и окно индикатора состояния разрядника на лицевой поверхности корпуса, разъединяющее приспособление, расположенное в зоне установки варистора, при этом разделительный кронштейн, пружина, электропроводная перемычка соединены с соответствующими выступами с возможность поворота, и разделительный кронштейн содержит индикатор состояния разрядника, расположенный между ограничителями поворота разделительного кронштейна у окна индикатора состояния разрядника.
При этом электропроводная перемычка имеет сечение, соответствующее запрограммированному разрушению при расчетном токе короткого замыкания.
При этом электрический внешний ввод содержит контактный зажим.
При этом электрический внешний вывод на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы содержит контактный зажим.
При этом корпус разрядника содержит съемную стенку корпуса.
При этом блокиратор смещения варистора является съемным.
При этом в многополюсном разряднике защиты от импульсных перенапряжений по меньшей мере один разрядник защиты от перенапряжений с корпусом содержит по меньшей мере один электрический внешний ввод, один общий электрический внешний вывод на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы, при этом корпус разрядника содержит соединительное отверстие, а гибкий проводник, соединенный с электрическим внешним выводом на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы, представляет собой соединительную шину, проведенную через отверстия корпусов соединенных разрядников с последовательным подключением к электропроводным перемычкам каждого.
Устройство для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах выполняет функцию ограничения перенапряжений и отвода импульсных токов как грозового, так и коммутационного типа и позволяет обеспечить электробезопасность жилых и общественных зданий.
На чертеже 1 представлен разрядник с установленным варистором.
На чертеже 2 представлен разрядник без установленного варистора.
На чертеже 3 представлено разъединяющее приспособление разрядника.
На чертеже 4 представлено устройство защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах, состоящее из нескольких разрядников.
Устройство защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах содержит по меньшей мере один разрядник 1 защиты от перенапряжений с корпусом 2, в котором установлены варистор 3 и разъединяющее приспособление 4, включающее место спайки 5, которое включено в электрическую цепь А-В соединения в пределах разрядника 1, причем через место спайки 5 электропроводная перемычка 6 связана с одной стороны с варистором 3, разъединяющее приспособление 4 также включает разделительный кронштейн 7 с пружиной 8 с возможностью воздействия на электропроводную перемычку 6 в направлении разъединения 9. В электрической цепи (А-В) соединения в пределах разрядника 1 гибкие проводники 10, 11 последовательно соединяют с варистором 3 электрический внешний ввод 12 и электрический внешний вывод 13 на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы, причем электрический внешний вывод 13 на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы соединен с варистором 3 через гибкий проводник 11, связанный с электропроводной перемычкой 6. Корпус 2 разрядника 1 выполнен полым и содержит зону 14 установки варистора 3 с опорами 15 и выступами 16, 17, 18, блокиратор 19 смещения варистора 3 и окно 20 индикатора состояния разрядника 1 на лицевой поверхности корпуса 2. Разъединяющее приспособление 4 расположено в зоне 14 установки варистора 3. Разделительный кронштейн 7, пружина 8, электропроводная перемычка 6 соединены с соответствующими выступами 16, 17, 18 с возможность поворота, при этом разделительный кронштейн 7 содержит индикатор 21 состояния разрядника 1, расположенный между ограничителями 22 поворота разделительного кронштейна 7 у окна 20 индикатора состояния разрядника 1.
Электропроводная перемычка 6 имеет сечение, соответствующее запрограммированному разрушению при расчетном токе короткого замыкания.
Электрический внешний ввод 12 содержит контактный зажим 23.
Электрический внешний вывод 13 на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы содержит контактный зажим 24.
Корпус 1 разрядника содержит съемную стенку корпуса (на чертежах не показана).
Блокиратор 19 смещения варистора 3 является съемным.
В многополюсном разряднике защиты от импульсных перенапряжений по меньшей мере один разрядник 1 защиты от перенапряжений с корпусом 2 содержит по меньшей мере один электрический внешний ввод 12, один общий электрический внешний вывод 13 на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы, при этом корпус 2 разрядника содержит соединительное отверстие 25, а гибкий проводник 11, соединенный с электрическим внешним выводом 13 на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы, представляет собой соединительную шину, проведенную через отверстия 25 корпусов 2 разрядников 1 с последовательным подключением к электропроводным перемычкам 6 каждого.
Устройство работает следующим образом:
Устройство защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах устанавливается в соответствии с нормативными требованиями. Крепление устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах осуществляется на рейку. Причем на тыльной стороне корпуса 2 разрядника 1 предусмотрена защелка с фиксацией, которая облегчает монтаж.
После установки устройство защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах подключается к системе электропитания. Внешний проводник от системы электропитания подключается к электрическому внешнему вводу 12 разрядника 1. Внешний проводник от системы электропитания вставляется в контактный зажим 23 разрядника 1 и закрепляется при помощи винтового соединения контактного зажима 23. Внешний проводник от заземляющего элемента низковольтной силовой распределительной системы подключается к электрическому внешнему выводу 13 разрядника 1 на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы. Внешний проводник от заземляющего элемента низковольтной силовой распределительной системы вставляется в контактный зажим 24 разрядника 1 и закрепляется при помощи винтового соединения контактного зажима 24. На внутренней поверхности контактных зажимов 23, 24 выполнены насечки (на чертежах не показаны). Насечки на контактных зажимах предотвращают перегрев и оплавление проводов за счет большей площади контакта, снижают переходное сопротивление и тепловые потери в месте контакта, исключают вытягивание проводника из контактного зажима при приложении к проводнику усилия натяжения.
Контактный зажим 23 и контактный зажим 24 установлены в полом корпусе 2 разрядника 1 в направлении электрической цепи А-В разрядника 1 соответственно сверху и снизу корпуса 2 разрядника 1.
Корпус 2 разрядника 1 также содержит зону 14 установки варистора 3 с опорами 15 и выступами 16, 17, 18, блокиратор 19 смещения варистора 3, окно 20 индикатора состояния разрядника 1 на лицевой поверхности корпуса и ограничители 22 поворота разделительного кронштейна 7.
Так как, корпус 2 является полым, в разряднике 1 выделяется зона 14 установки варистора 3, благодаря чему в устройство могут устанавливаться варисторы различных геометрических форм с различными вольт-амперными характеристиками, которые подбираются в зависимости от классификационного напряжения, на которое рассчитан разрядник 1. Варистор 3 устанавливается в корпус 2 разрядника 1 в зоне установки 14 на опоры 15.
В результате прохождения импульсного тока высокого напряжения через устройство защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах или при креплении устройства защиты от импульсных перенапряжений на рейку варистор 3 может сместиться. Для надежной фиксации варистора 3 в зоне установки 14 в корпус 2 вставляется блокиратор 19 смещения варистора 3. Блокиратор 19 смещения варистора 3 выполняет функцию упора и может иметь различные размеры в зависимости от размеров варистора 3 и является съемным.
Также, для повышения надежности контактных соединений внутри разрядника 1, между варистором 3 и контактным зажимом 23, между электропроводной перемычкой 6 и контактным зажимом 24 введены гибкие проводники 10, 11, соответственно, за счет чего допустимое смещение варистора не приводит к разрыву контактного соединения. Так же, гибкие проводники 10, 11 имеют сечение, обеспечивающее прохождение расчетного тока короткого замыкания.
Импульсный ток проходит через электрическую цепь А-В разрядника 1.
Электрическая цепь А-В разрядника 1 включает последовательно соединенные сверху вниз контактный зажим 23, гибкий проводник 10, варистор 3, место спайки 5 варистора с электропроводной перемычкой 6, гибкий проводник 11, контактный зажим 24.
Варистор 3 функционирует как полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. При приложении к варистору 3 небольшого напряжения, что происходит при штатной работе низковольтной системы, варистор имеет высокое внутреннее сопротивление и ток через него не протекает, но если напряжение повышается постепенно или импульсно, то наступает момент, когда электрическое сопротивление варистора резко уменьшается, и через него начинает протекать ток. При превышении электрическим напряжением предельного заранее заданного порогового значения разрядник 1 кратковременно замыкает систему электропитания на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы, за счет чего напряжение в системе электропитания сохраняется на допустимом уровне.
В соответствии с данной характеристикой варистора 3, для безопасной и надежной работы устройства защиты от импульсных перенапряжений в разрядник 1 введено разъединяющее приспособление 4, для разрыва цепи в случае, как импульсного повышения напряжения в цепи, так и при продолжительных низких повышениях напряжения. Разъединяющее приспособление 4 включает место спайки 5 варистора 3 с электропроводной перемычкой 6, разделительный кронштейн 7, пружину 8 и установлено в корпусе 2 разрядника 1, таким образом, чтобы при предельном для цепи импульсном перенапряжении в максимально короткий промежуток времени замкнуть систему электропитания на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы.
Разделительный кронштейн 7 выполнен в виде цельной детали с пальцем и индикатором 21 состояния разрядника 1.
Разделительный кронштейн 7 установлен на соответствующем выступе 16 с возможностью поворота над варистором 3, таким образом, чтобы воздействовать пальцем на электропроводную перемычку 6 в направлении разъединения 9. Индикатор 21 состояния разрядника 1 разделительного кронштейна 7 расположен между ограничителями 22 поворота разделительного кронштейна 7 у окна 20 индикатора состояния разрядника 1.
Пружина 8 натянута между разделительным кронштейном 7 и соответствующим выступом 18 с возможностью поворота.
Электропроводная перемычка 6 имеет сечение, соответствующее запрограммированному разрушению при расчетном токе короткого замыкания, имеет контактный участок для спайки с варистором, образованный после места сужения пластины и закреплена на соответствующем выступе 17 с возможностью поворота.
Электропроводная перемычка 6 участком для спайки связана с выступом варистора 3 термоплавким припоем.
В случае превышения импульсным напряжением в системе электропитания заранее заданного порогового значения, через варистор 3 начинает протекать ток, соответственно начинают нагреваться варистор 3, выступ варистора 3 и электропроводная перемычка 6. Термоплавкий припой начинает расплавляться. При ослаблении контакта в месте спайки 5 электропроводная перемычка под воздействием пальца разделительного кронштейна 7 отходит от выступа варистора 3 в направлении разъединения 9 на расстояние достаточное для того, чтобы цепь стала разомкнутой. Пружина 8 сжимается. Индикатор 21 состояния разрядника 1 разделительного кронштейна 7 опускается между ограничителями 22 поворота разделительного кронштейна 7. В окне 20 индикатора состояния разрядника 1 появляется индикация неисправности разрядника 1 в виде красной полосы.
В случае значительного превышения импульсным напряжением в системе электропитания заранее заданного порогового значения, что бывает при прямом ударе молнии, сила тока через варистор 3 быстро возрастает до расчетного значения тока короткого замыкания, а электропроводная перемычка 6 разрушается, что происходит за счет сечения, которое соответствует запрограммированному разрушению при расчетном токе короткого замыкания. Таким образом, цепь становиться разомкнутой одновременно с прохождением тока через варистор 3.
Пружина 8 сжимается. Индикатор 21 состояния разрядника 1 разделительного кронштейна 7 опускается между ограничителями 22 поворота разделительного кронштейна 7. В окне 20 индикатора состояния разрядника 1 появляется индикация неисправности разрядника 1 в виде красной полосы.
В соответствии с классификационным напряжением, на которое рассчитано устройство защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах, устройство защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных может состоять из одного, двух, трех и четырех разрядников 1, такие разрядники являются многополюсными. В случае, если устройство защиты от импульсных перенапряжений включает более одного разрядника 1, то каждый из разрядников в составе устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных содержит электрический внешний ввод 12, при этом в устройстве защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных обеспечивается один общий электрический внешний вывод 13 на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы.
Корпуса 2 разрядников 1 содержат соединительные отверстия 25. При этом гибкий проводник 11, соединенный с одним общим электрическим внешним выводом 13 на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы представляет собой соединительную шину, проведенную через отверстия 25 корпусов 2 соединенных разрядников 1 с последовательным подключением к электропроводным перемычкам 6 каждого.
Таким образом, за счет введения в электрическую цепь соединения в пределах разрядника гибких проводников последовательно соединяющих с варистором электрический внешний ввод и электрический внешний вывод на заземляющий элемент низковольтной силовой распределительной системы, а корпус разрядника при этом выполнен полым, содержит зону установки варистора с опорами и выступами, блокиратор смещения варистора и окно индикатора состояния разрядника на лицевой поверхности корпуса, повышается надежность контактных соединений внутри устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах, за счет того, что разъединяющее приспособление расположено в зоне установки варистора, разделительный кронштейн, пружина, электропроводная перемычка соединены с соответствующими выступами с возможностью поворота, при этом разделительный кронштейн содержит индикатор состояния разрядника, расположенный между ограничителями поворота разделительного кронштейна у окна индикатора состояния разрядника, повышается надежность срабатывания разъединяющего приспособления с индикацией состояния разрядника, за счет чего повышается надежность и безопасность устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах в целом.