СБОРНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к сборной системе защиты от перенапряжений.
Уровень техники
Во многих областях техники электрические сигналы по проводам проводятся к узлу обработки. Обычно средства проводной связи имеют разъемную конструкцию. Так, например, в железнодорожной технике множество кабелей от датчиков и систем сигнализации и автоматики сводятся в определенные точки коммутации для проведения там обработки. При этом обеспечение передачи сигналов от наружной области ко внутренней области происходит при помощи клемм сигнальной цепи.
Кроме того, для важных с точки зрения безопасности систем было бы желательно обеспечить защиту от перенапряжений. Обычно необходимо проводить регулярные проверки устройств защиты от перенапряжений на предмет того, имеют ли они все еще необходимую защитную способность.
При этом тогда часто возникает проблема, что нужно изымать предохранительные средства из соответствующих сигнальных цепей, причем так, чтобы это не приводило к разрыву этой цепи.
Из уровня техники известно множество решений данной проблемы.
Например, из патентной публикации Германии DE 102014217446 B4 известно решение, согласно которому предложено оснащать две клеммы сигнальной цепи соседней заземляющей клеммой, при этом защита от перенапряжений клемм сигнальной цепи на заземляющей клемме обеспечена посредством втычного модуля.
Кроме того, из принадлежащей фирме-заявителю патентной заявки Германии DE 102014218646 A1 известна система, скомпонованная из двух клемм сигнальной цепи с находящейся между ними заземляющей клеммой. Также имеется втычной модуль, посредством которого обеспечена защита от перенапряжений клемм сигнальной цепи на заземляющей клемме.
Кроме того, из принадлежащей фирме-заявителю патентной заявки Германии DE 102014213728 известна система клеммных блоков, в которой модуль защиты от перенапряжений разряжает возникающее на клеммном блоке перенапряжение путем отвода через заземляющую клемму.
Однако общим для всех вышеперечисленных решений является то, что они некомпактные и им необходимо большое монтажное пространство. Поэтому существовавшие доныне решения непригодны, в частности тогда, когда в узком пространстве, например, при существующей кабельной разводке, до того момента незащищенные сигнальные цепи должны быть доукомплектованы средствами обеспечения безопасности вышеупомянутого типа, поскольку это, как правило, требует наполовину большей занимаемой площади, чем ранее.
К тому же это решение требует высоких затрат, поскольку необходимо обеспечить разнотипные клеммы. Кроме того, при монтаже приходилось строго следить за точностью размещения, поскольку в противном случае не обеспечивается желательная функция безопасности.
Раскрытие полезной модели
Поэтому, исходя из такого положения дел в уровне техники, существует потребность в разработке простого и экономически выгодного решения, позволившего бы устранить хотя бы часть существующих в уровне техники недостатков.
Поставленная задача решается согласно полезной модели признаками, изложенными в независимом пункте 1 формулы полезной модели. Предпочтительные варианты выполнения полезной модели приведены в зависимых пунктах формулы, подробном описании и проиллюстрированы на чертежах.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено подробное описание полезной модели на примере предпочтительных вариантов ее выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано
на фиг. 1 – схема соединений, иллюстрирующая компоновку вариантов выполнения полезной модели;
на фиг. 2 – изображение в аксонометрии варианта выполнения полезной модели;
на фиг. 3 – схема соединений, иллюстрирующая компоновку еще одного варианта выполнения полезной модели;
на фиг. 4 – изображение в аксонометрии еще одного варианта выполнения полезной модели в первом состоянии;
на фиг. 5 – изображение в аксонометрии еще одного варианта выполнения полезной модели во втором состоянии;
на фиг. 6 – подробное изображение вариантов выполнения полезной модели;
на фиг. 7 – подробное изображение других вариантов выполнения полезной модели;
на фиг. 8 – следующая схема соединений, иллюстрирующая следующую компоновку вариантов выполнения полезной модели; и
на фиг. 9 – еще одна схема соединений, иллюстрирующая еще одну компоновку вариантов выполнения полезной модели.
Осуществление полезной модели
Ниже приведено более подробное рассмотрение полезной модели со ссылками на чертежи. При этом следует отметить, что описаны различные аспекты, каждый из которых может быть использован в отдельности или в сочетании с другими. Это означает, что любой аспект может быть применен с разными вариантами выполнения полезной модели, кроме тех случаев, когда явным образом оговаривается иное.
Кроме того, дальнейшее описание ради простоты, как правило, всегда ведется только с привязкой к объекту в единственном числе. Однако, если явным образом не сформулировано иное, полезная модель также в каждом соответствующем случае может иметь несколько таких рассматриваемых объектов. В этом отношении употребление слов в единственном числе следует понимать только в качестве указания на то, что в простом варианте выполнения используется по меньшей мере один объект.
В тех частях нижеследующего описания, в которых речь идет о способе, отдельные шаги способа могут быть расположены и/или скомбинированы в произвольной последовательности, за исключением тех случаев, когда из контекста явно не вытекает нечто иное. Кроме того, способы могут сочетаться друг с другом, если явно выраженным образом не указано иное.
Сведения, выраженные числовыми значениями, как правило, следует понимать не как точные значения, а как также имеющие поле допуска с охватом от ± 1 % до ± 10 %.
При упоминании в настоящем описании наименований стандартов, спецификаций или подобной нормативной и иной официальной документации, по меньшей мере всегда делается ссылка на стандарты, спецификации и т. п., действовавшие на дату приоритета. Это означает, что если стандарт / спецификация и т. п. актуализирован или взамен него выпущен и действует документ-преемник, то полезная модель также применима по этой новой версии.
На чертежах показана сборная система защиты от перенапряжений. Она содержит по меньшей мере одну первую клемму K1 сигнальной цепи для формирования первого электрического соединения L1 и вторую клемму K2 сигнальной цепи для формирования второго электрического соединения L2.
Кроме того, система защиты от перенапряжений содержит штекерный модуль USS для защиты от перенапряжений. При этом точная схемотехническая компоновка штекерного модуля USS для начала не имеет значения.
Первая клемма K1 сигнальной цепи и вторая клемма K2 сигнальной цепи выполнены с возможностью установки на монтажной рейке T в непосредственном соседстве. Монтажная рейка T может представлять собой подходящим образом металлизированную или металлическую (сталь/медь/алюминий) профилированную рейку подходящей формы, например, в виде шляпообразной рейки или рейки G-образного сечения. Для ознакомления с примерами можно обратиться к монтажным рейкам, соответствующим немецкому национальному стандарту DIN EN 60715 (так называемым DIN-рейкам).
При этом по меньшей мере первая клемма K1 сигнальной цепи имеет приспособление E для обеспечения электрического контакта с монтажной рейкой T, служащее для электрического контактирования с уравнивающим потенциалом BE, PE, GND. При этом уравнивающий потенциал может представлять собой подходящий общий опорный потенциал - "земля" BE, защитное заземление PE, общий зажим GND для соединения с корпусом или любой иной подходящий потенциал.
При нахождении в воткнутом (втором) состоянии, показанном, например, на фиг. 5, штекерный модуль USS для защиты от перенапряжений защищает от перенапряжения первое электрическое соединение L1 и второе электрическое соединение L2.
При этом в воткнутом состоянии штекерного модуля USS для защиты от перенапряжений обеспечивается электрическое соединение по меньшей мере первой клеммы K1 сигнальной цепи с приспособлением E для обеспечения электрического контакта с монтажной рейкой T.
Это означает, что по меньшей мере первая клемма K1 сигнальной цепи обеспечивает как соединение сигнальной цепи L1 от внешней области к внутренней области, так и отдельный путь к монтажной рейке T. Штекерный модуль USS для защиты от перенапряжений только в воткнутом состоянии формирует соответствующее подсоединение сигнальной цепи L1, соответственно сигнальных цепей L1 и L2 к монтажной рейке T. Это означает, что в невоткнутом состоянии (см., например, фиг. 2 и фиг. 4) хотя в подходящем местоположении втыкания и имеется потенциал монтажной рейки T, передаваемый к клеммному блоку посредством приспособления E, но дальше-то контакта уже нет.
Таким образом, это инновационное конструктивное исполнение обеспечивает защиту от перенапряжений, а места для размещения конструкции на монтажной рейке T требуется, возможно, ровно столько же, что и ранее.
В варианте выполнения настоящей полезной модели первая клемма K1 сигнальной цепи и вторая клемма K2 сигнальной цепи имеют по существу одинаковое конструктивное исполнение. Это означает, что обеспечение одинаковых деталей дает возможность сокращения производственных издержек и расходов на проведение опытно-конструкторских работ. К тому же удается повысить простоту и безошибочность монтажа, поскольку теперь не нужно следить за тем, какой тип клеммы пристраивается по соседству с другой клеммой.
В другом варианте выполнения настоящей полезной модели первая клемма K1 сигнальной цепи и вторая клемма K2 сигнальной цепи могут иметь общий корпус, т.е. быть интегрированными, при этом сформированные электрические соединения L1, L2 расположены рядом. Такое решение может давать преимущество тогда, например, когда предпочтителен больший контакт E для обеспечения контакта монтажной рейки T, например, для отвода повышенных токов.
Каждая из первой K1 и второй K2 клемм сигнальной цепи может иметь по ножевому разъединителю TM1, TM2. Наличие ножевых разъединителей дает возможность разрыва сигнальной цепи без необходимости механического расцепления подключенной сигнальной линии. Запросто можно предусмотреть блокировочные устройства (в качестве необязательного дополнения). В разорванной сигнальной цепи можно проводить, например, измерения тока.
Кроме того, согласно полезной модели на клеммах сигнальных цепей также можно предусмотреть возможность нанесения надписей.
Коммутацию сигнальных цепей в местах нахождения клемм можно реализовать с использованием различных технологий подключения, среди частных и не ограничивающих объем полезной модели примеров, которых можно назвать, подключение с помощью винтовых зажимов, подключение непосредственной фиксацией, с помощью зажимов "push-in" или подобные методы.
В следующем варианте выполнения полезной модели, показанном на фиг. 1, 8 и 9 - штекерный модуль USS для защиты от перенапряжений имеет один или несколько контактных элементов KE1, KE2 для проверки и/или считывания эксплуатационных данных и/или настройки параметров, при этом даже в воткнутом состоянии обеспечена пространственная доступность контактного элемента KE1 / контактных элементов KE1 / KE2. Это означает, что даже в воткнутом состоянии элемент для защиты от перенапряжений можно проверять, считывать с него информацию либо настраивать его параметры и, таким образом, отпадает необходимость его демонтировать.
В соответствии со следующим вариантом выполнения полезной модели штекерный модуль USS для защиты от перенапряжений имеет по меньшей мере один варистор VAR и/или ограничительный диод TVSD (также называемый диодом-супрессором или TVS-диодом (от англ. "transient voltage suppressor diode")) и/или газовый разрядник (газоразрядник) GDT и/или ограничивающий напряжение элемент. При этом могут быть реализованы разные схемы, из которых на чертежах показаны схемы: на фиг. 1 – так называемая беспотенциальная схема (аббрев. VF, от англ. V-free (potential-free) - без потенциала земли) (с необязательным вторым контактом во второй клемме K2 сигнальной цепи для подключения к монтажной рейке T), на фиг. 3 и фиг. 9 – так называемая схема "одно на двоих" (с необязательным вторым контактом во второй клемме K2 сигнальной цепи для подключения к монтажной рейке T), а на фиг. 8 – так называемая схема "двойка".
Так, например, на фиг. 2 и фиг. 6 показан вариант выполнения, подходящий для беспотенциальной схемы или для схемы "двойка", в то время как на фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 7 показан вариант выполнения, подходящий для схема "одно на двоих".
В соответствии с еще одним вариантом выполнения полезной модели, показанным на фиг. 9, первая клемма K1 сигнальной цепи в сигнальной цепи первого электрического соединения L1 имеет резистор R1 с малым электрическим сопротивлением и/или вторая клемма K2 сигнальной цепи в сигнальной цепи второго электрического соединения L2 имеет резистор R2 с малым электрическим сопротивлением. При этом малое электрическое сопротивление обычно имеет значение ниже 10 Ом.
Даже если выше по тексту резистор R1, R2 проиллюстрирован в качестве компонента соответствующей клеммы сигнальной цепи, это не обязательно должно быть именно так. К примеру, также возможно встроить резистор(ы) в штекерный модуль USS для защиты от перенапряжений. К примеру, тогда можно предусмотреть, что при втыкании штекерного модуля USS для защиты от перенапряжений прямая сигнальная цепь разъединяется только после формирования электрического соединения с резистором.
При этом для различных требований могут явно вырисовываться различные типы схем.
За счет подходящего кодирования в зоне подключения штекерного модуля USS для защиты от перенапряжений и/или в зоне подключения соответствующей клеммы K1, K2 сигнальной цепи можно легко добиться того, чтобы были возможны только определенные комбинации.
Как явно вытекает из приведенных электрических схем, штекерный модуль USS для защиты от перенапряжений требует по меньшей мере подключения к первой сигнальной цепи L1 и ко второй сигнальной цепи L2, а также по меньшей мере еще одного подключения к уравнивающему потенциалу, т.е. потенциалу монтажной рейки T, обеспеченному по меньшей мере в одной из клемм K1, K2 сигнальной цепи.
Даже если выше полезная модель была описана только по отношению к двухпроводниковой системе, это не служит ограничением спектра возможного применения идеи. Например, с помощью имеющего подходящее конструктивное исполнение штекерного модуля USS для защиты от перенапряжений также можно обеспечить защиту от перенапряжений для систем трехфазного тока. В этом случае можно использовать, например, 3 или 4 однотипные клеммы сигнальной цепи, при этом опять-таки по меньшей мере в одной из этих клемм обеспечивается контакт с уравнивающим потенциалом.
Перечень позиционных обозначений на чертежах
Таблица 1.
K1
первая клемма сигнальной цепи
L1
первое электрическое соединение
K2
вторая клемма сигнальной цепи
L2
второе электрическое соединение
USS
штекерный модуль для защиты от перенапряжений
T
монтажная рейка
E
приспособление для обеспечения электрического контакта с монтажной рейкой
BE, PE, GND
уравнивающий потенциал
TM1, TM2
ножевой разъединитель
KE1, KE2
контактный элемент
VAR
варистор
TVSD
ограничительный диод
GDT
газовый разрядник
R1, R2
резистор