ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ МНОГОКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОММУТАТОР
HIGH-VOLTAGE MULTI-CONTACT ELECTRICAL SWITCHBOARD

Настоящее изобретение относится к области электротехники, радиотехники и может быть использовано в источниках высоковольтного электропитания высоковольтных стендах электровакуумных приборах и другой высоковольтной аппаратуре.
Известен встраиваемый электрический коммутатор (патент РФ № 2380808), который содержит встраиваемую коробку, предназначенную для размещения в полости стены, опорный корпус для электрических приборов, предназначенный для крепления к встраиваемой коробке и соединительного элемента для крепления опорного корпуса к встраиваемой коробке. Соединительный элемент может крепиться к встраиваемой коробке различным образом, например, с помощью винта или вводимого изнутри наружной рамы, или закрепленного на ней.
Недостатком технического решения является отсутствие средств, обеспечивающих безопасность пользователя при коммутации цепей.
Известен высоковольтный коммутатор (патент РФ № 2510774), содержащий блок электронных ключей и быстродействующий коммутатор. Блок электронных ключей содержит составные ключи, содержащие последовательно соединенные управляемые силовые полупроводниковые приборы с ограниченным максимально допустимым напряжением в закрытом состоянии. Сочетание параметров силовых полупроводниковых приборов и устройств управления, входящих в составные ключи, определяет предельно допустимые значения и характеристики высоковольтного коммутатора. Переключение составных ключей и защиту от недопустимых значений электрических воздействий обеспечивают за счет ограничения скорости изменения поставляемого в составные ключи тока (напряжения). Защитные функции ограничения выполняют с использованием быстродействующего коммутатора, который имеет необходимые характеристики для надлежащего сглаживания.
Известное решение реализует защитные функции в отношении коммутируемый цепей. Защита пользователя не обеспечивается.
Известно также коммутирующее устройство (патент РФ № 2539361) для закрепления разъемов на коммутационной панели. Несущая конструкция содержит не менее двух параллельных рядов разъемов и крепежные элементы для закрепления несущей конструкции на коммутационной панели. Устройство дополнительно имеет отсоединительный исполнительный механизм. Отсоединительный исполнительный механизм содержит два рычага, при этом несущая конструкция отсоединяется, когда оба рычага сдвинуты по направлению друг к другу.
Известное устройство не обеспечивает безопасности пользователя, т.к. не препятствует прикосновению пользователя к находящимся под напряжением токонесущим узлам в случае отсоединения конструкции от коммутационной панели.
Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в безопасности пользователя при коммутации высоковольтных цепей.
Технический результат, обеспечиваемый при реализации предлагаемого устройства, заключается в исключении прикосновения и опасного приближения к токонесущим узлам при коммутации в случае наличия рабочего или остаточного высокого напряжения на стороне высоковольтной питающей аппаратуры.
Технический результат обеспечивается тем, что в коммутационном устройстве, содержащем коммутационный отсек и крепежные элементы для закрепления отсека на панели, согласно изобретению, коммутационный отсек выполнен в виде корпуса с крышкой и розеточной части, при этом корпус снабжен вилками, размещенными на задней стенке корпуса с возможностью коммутации с электрическими контактами розеток розеточной части, а в корпусе размещены электрически связанные с вилками разъемные клеммы, выполненные с возможностью обеспечения электрического контакта с подключаемыми проводами посредством элементов крышки, при ее закрытом положении, а крепежные элементы выполнены в виде по меньшей мере двух поворотных ручек, фиксирующих корпус отсека на панели, подвижный элемент которых выполнен в виде элемента концевого выключателя.
Указанная совокупность признаков обеспечивает решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата.
Обеспечение пользователя при коммутации высоковольтных цепей, и одновременной, с точки зрения потребителя, коммутации большого числа контактов (цепей), позволяет кроме того исключить человеческий фактор, связанный с возможностью перепутать высоковольтные цепи при коммутации. Повышение безопасности пользователя достигается за счет конструкции устройства, которая обеспечивает невозможность прикосновения и опасного приближения к токонесущим узлам при коммутации при наличии рабочего или остаточного высокого напряжения на стороне высоковольтной питающей аппаратуры
Конструкция устройства подробно поясняется со ссылками на чертежи, где на фиг. 1 показано коммутационное устройство, установленное и закрепленное на панели в собранном виде; на фиг. 2 показан фронтальный вид устройства с открытой крышкой корпуса; на фиг. 3 – вид сзади устройства с открытой крышкой корпуса; фиг. 4 – розеточная часть устройства.
Коммутационный отсек состоит из корпуса 1, к которому с лицевой стороны крепятся ручки 2, выполненные в виде элементов концевого выключателя 3, который устанавливается за панелью. Внутри корпуса крепятся клеммы 4, в которые подсоединяются провода 5, идущие к нагрузке и провода питания (не показано), соединяющие вилки 7 с клеммами. Над клеммами устанавливается прижим 6, который блокирует открытие отсеков в клеммах с проводами питания. На задней части корпуса 1 устанавливаются вилки 7 для розеточной (ответной) части, в которой находятся розетки 8. В верхней части корпуса 1  устанавливается крышка 9 с внутренней выступающей частью 10, которая прижимает провода при закрытии крышки 9.
Конструкция коммутационного отсека универсальна и обеспечивает многофункциональность. Так, наличие одного (можно поставить и второй) концевого выключателя обеспечивает не только безопасность оператора, но и корректность в необходимой последовательности, автоматическое снятие питающих напряжений с нагрузки. Требуемую последовательность подачи/снятия напряжения можно легко обеспечить конструктивно либо удлинением определенных вилок, либо выносом вперед определенных розеток. Эти цепи будут соединяться первыми, разъединятся последними. Это может сыграть важную роль при питании нагрузок чувствительных к порядку подачи/снятия питающих напряжений, особенно при больших величинах накопителей электрической энергии (например, конденсаторов). Количество контактных пар может быть любым. Пары могу быть легко объединены в группы по критерию минимума разности потенциалов в группе. Группы могут быть разъединены перегородками в корпусе 1 для обеспечения электропрочности между группами. Так же перегородки могут быть установлены между вилками 7. Удобство подключения нагрузки обеспечивается использованием быстрозажимных клемм и позволяет быстро и без пайки (в некоторых случаях пайка недопустима) подключать высоковольтные нагрузки. Быстрозажимные клеммы легко могут быть заменен на другой тип клемм, например, винтовые, когда нагрузка имеет кольцевые наконечники на высоковольтных проводах.
Конструкция коммутационного отсека, устанавливаемого на корпус аппарата (изделия), обладает устойчивостью к поверхностному пробою: по своему периметру крышка 9 имеет выступ, заходящий в паз корпуса 1, что увеличивает длину потенциального электрического поверхностного пробоя от высоковольтных цепей коммутационного отсека на корпусе аппарата (изделия), на котором закреплен коммутационный отсек. При необходимости, для повышения электропрочности указанных мест внутрь паза корпуса 1 может быть проложена резиновая прокладка, что полностью разорвет путь поверхностного пробоя.
Устройство используется следующим образом.
Коммутационный отсек сконструирован таким образом, что корпус 1 с открытой крышкой 9 в стойку вставить невозможно. При попытке размещения в стойке крышка 9 полностью закрывается. Возможность открыть крышку 9 обеспечивается при изымании корпуса 1 из стойки только при повороте ручек, являющихся элементами концевого выключателя. Кроме того, возможность открытия крышки обеспечивается в том случае, когда расстояние от токонесущих элементов до рук оператора будет исключать возможность электрического пробоя. В случае отказа автоматики или наличии остаточного напряжения, такая конструкция обеспечивает безопасность оператора.
Высокое напряжение подается только при полностью закрученных ручках 2 и снимается при первом обороте на откручивание, т.к. ручки 2 являются элементами концевого выключателя 3. Это предоставляет время на разряд накопителей электрической энергии, или стекании остаточных зарядов прежде, чем появляется возможность вынуть коммутационный отсек.
Таким образом, применение заявленного устройства обеспечивает безопасность пользователя при коммутации высоковольтных цепей.