МНОГОКОЛОНКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для защиты электрооборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений.
Известны устройства для защиты от перенапряжений, в которых с целью увеличения энергопоглощающей способности при обеспечении требуемого рабочего напряжения используется совокупность электрически связанных единичных ограничителей перенапряжения (единичных защитных модулей), каждый из которых включает ряд соединенных последовательно нелинейных резисторов. Для достижения компактности конструкции в рассматриваемых устройствах применяют многоколонковое поэтажное расположение единичных защитных модулей.
Так, известно устройство для защиты от перенапряжений [RU 13720], которое содержит установленные параллельно в несколько этажей единичные защитные модули, каждый из которых включает помещенные в изоляционный корпус последовательно соединенные нелинейные резисторы. Единичные модули на каждом этаже соединены параллельно друг другу и расположены в один ряд, а по высоте устройства единичные модули соединены последовательно и установлены один над другим.
Единичные модули поэтажно разделены держателями, в качестве которых использованы перемычки, обеспечивающие электрическую связь и механическое закрепление единичных модулей.
Данная конструкция позволяет варьировать рабочее напряжение и энергопоглощающую способность устройства путем выбора количества этажей и количества единичных модулей в этаже.
Однако, из-за размещения на каждом этаже единичных модулей в один ряд и установки их поэтажно один над другим, при использовании большого количества единичных модулей снижается устойчивость устройства и не обеспечивается компактность конструкции. Кроме того, из-за последовательно - параллельного электрического соединения единичных модулей ограничивается возможность применения данного устройства в случае, когда требуется достигнуть значительного увеличения энергопоглощающей способности.
Известно устройство для защиты от перенапряжений [WO 00/38200], выбранное в качестве ближайшего аналога.
Рассматриваемое устройство содержит совокупность расположенных в несколько этажей единичных защитных модулей, каждый из которых включает помещенную в изоляционный корпус колонку последовательно соединенных нелинейных резисторов. Единичные модули поэтажно разделены электропроводными держателями, обеспечивающими электрическую связь и механическое закрепление единичных модулей. Единичные модули на каждом этаже соединены параллельно друг другу, а по высоте устройства соединены последовательно. В качестве держателей использованы кронштейны, выполненные в виде крестовин, изготовленных из электропроводного материала. Механическое закрепление единичных модулей на каждом этаже осуществляется путем скрепления верхних и нижних концевых участков единичных модулей с расположенными радиально относительно продольной оси устройства кронштейнами соответственно верхней и нижней крестовин.
Данная конструкция обеспечивает возможность варьирования рабочих напряжений и энергопоглощающей способности устройства путем выбора количества этажей и количества единичных модулей в этаже. Закрепление единичных модулей на крестовинах обеспечивает их распределение по объему, заключенному между верхней и нижней крестовинами, что способствует повышению устойчивости и обеспечению компактности данной конструкции.
Однако использование в качестве держателей крестовин ограничивает возможность пространственного расположения единичных модулей в объеме между этажами, поскольку единичные модули могут быть размещены только радиально относительно продольной оси устройства в соответствии с направлением расположения кронштейнов крестовин. Это снижает компактность конструкции устройства при необходимости использования большого числа единичных модулей.
Кроме того, из-за последовательно - параллельного электрического соединения единичных модулей ограничивается возможность применения данного устройства в случае, когда требуется достигнуть значительного увеличения энергопоглощающей способности.
Задачей полезной модели является повышение компактности конструкции устройства при обеспечении возможности значительного увеличения его энергопоглощающей способности.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для защиты от перенапряжений содержит совокупность расположенных в несколько этажей единичных защитных модулей, каждый из которых включает помещенную в изоляционный корпус колонку последовательно соединенных нелинейных резисторов. Единичные модули поэтажно разделены электропроводными держателями, обеспечивающими электрическую связь и механическое закрепление единичных модулей, осуществляемое на каждом этаже путем скрепления верхних и нижних концевых участков единичных модулей соответственно с верхним и нижним держателями. Единичные модули на каждом этаже распределены по объему, заключенному между верхним и нижним держателями. Согласно полезной модели держатели выполнены в виде четного количества пластин, изготовленных из электропроводного материала, разделяющих единичные модули на нечетное количество этажей, при этом устройство содержит две электропроводные шины, первая из которых обеспечивает электрическую связь в направлении сверху вниз всех нечетных пластин, а вторая обеспечивает электрическую связь всех четных пластин.
Важной особенностью заявляемого устройства является то, что в качестве держателей, разделяющих единичные модули поэтажно, использованы электропроводные пластины, которые обеспечивают параллельное электрическое соединение размещаемых на каждом этаже единичных модулей и их механическое закрепление с возможностью установки в любом месте в пределах площади поперечного сечения устройства, соответствующей площади пластин. Такая установка единичных модулей обеспечивает возможность компактного размещения большого количества единичных модулей на каждом этаже, чем достигается повышение компактности устройства в целом.
Другой важной особенностью заявляемого устройства является использование в нем первой и второй электропроводных шин, обеспечивающих электрическую связь в направлении сверху вниз соответственно всех нечетных и всех четных пластин. За счет применения указанных шин все единичные модули
оказываются включенными параллельно. При параллельном соединении единичных модулей общая энергоемкость устройства W выражается зависимостью:
эл
W=M·N·W, где
М - количество единичных модулей на этаже,
N - количество этажей,
эл
W - энергоемкость единичного модуля.
Соответственно, в заявляемом устройстве при использовании большого количества единичных модулей удается добиться значительного увеличения энергопоглощающей способности, сравнительно большего, чем в устройствах, где применяется последовательно - параллельное соединение единичных модулей.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемой полезной модели, является повышение компактности конструкции устройства при обеспечении возможности значительного увеличения его энергопоглощающей способности.
На фиг.1 представлен чертеж общего вида заявляемого устройства (вид спереди); на фиг.2 - то же (вид сверху); на фиг.3 представлена эквивалентная электрическая схема устройства.
Устройство содержит совокупность единичных защитных модулей 1, в частности, 24 штуки, каждый из которых представляет собой помещенную в отдельный корпус колонку последовательно соединенных нелинейных резисторов (на чертеже не показаны). Устройство также содержит четное количество пластин 2, в частности, 4 штуки, которые выполнены из электропроводного материала. Верхние три пластины 2 имеют, в частности, форму круга, нижняя пластина 2 имеет, в частности, квадратную форму. Пластины 2 разделяют единичные модули 1 на нечетное количество этажей, в частности, на 3 этажа, при этом пластины 2 обеспечивают электрическую связь и механическое закрепление единичных модулей 1. На каждом этаже единичные модули 1 распределены по объему между пластинами 2, в частности, установлены двумя круговыми рядами относительно продольной оси устройства соответственно по 3 и по 5 единичных модулей 1 во внутреннем и внешнем кругах. Устройство также содержит две электропроводные шины 3, выполненные, в частности, из меди, первая из которых в направлении сверху вниз соединяет все нечетные пластины 2, в частности, первую (верхнюю) и
третью пластины 2, а вторая - все четные пластины 2, в частности, вторую и четвертую (нижнюю) пластины 2.
На каждом этаже верхние концевые участки единичных модулей 1 прикреплены к верхней пластине 2, а нижние концевые участки прикреплены к нижней пластине 2. Указанное крепление выполнено, в частности, путем резьбового соединения единичных модулей 1 с пластинами 2, для чего в верхних и нижних фланцах единичных модулей 1, являющихся соответственно их верхним и нижним электродами, выполнены резьбовые отверстия (на чертеже не показаны), а в пластинах 2 выполнены сквозные отверстия (на чертеже не показаны), через которые пропущены болты 4, вкручиваемые в резьбовые отверстия во фланцах. Единичные модули 1, установленные на соседних этажах, в частности, сдвинуты в пространстве относительно друг друга так, чтобы болты 4, соединенные с фланцами установленных на соседних этажах единичных модулей 1 и расположенные соответственно над и под одной и той же пластиной 2, размещались, не мешая друг другу.
Верхняя пластина 2 скреплена с проводником 5, предназначенным для соединения устройства с фазой (ошиновкой). Нижняя пластина 2 скреплена с проводником 6, предназначенным для соединения устройства с землей.
За счет электрической связи единичных элементов 1 с электропроводными пластинами 2 и вышеописанного электрического соединения шин 3 с пластинами 2, все единичные модули 1 оказываются включенными параллельно друг другу (см. эквивалентную электрическую схему на фиг.3).
Устройство работает следующим образом.
При возникновении перенапряжения в устройстве, подключенном в электрическую сеть, нелинейные резисторы каждого единичного модуля 1 переходят в высокопроводящее состояние, пропуская через себя ток. Энергия, поглощаемая резисторами, отбирается от сети, что позволяет снизить перенапряжение в сети до безопасного для электрооборудования уровня. После снижения уровня напряжения нелинейные резисторы возвращаются в высокоомное состояние.
За счет параллельного включения всех используемых единичных модулей 1, в частности 24 штук, удается достигнуть высокой энергопоглощаемости. При этом увеличивая количество нелинейных резисторных элементов в единичном модуле или устанавливая в рамках одного этажа единичные модули колонками из двух и
более штук один над другим, в заявляемом устройстве можно также достигнуть значительного увеличения рабочего напряжения.
Поэтажная установка и закрепление концевых участков единичных модулей 1 на пластинах 2 обеспечивает рациональную компоновку единичных модулей 1 и компактность конструкции устройства.