ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ

Полезная модель относится к силовой электротехнике, в частности к мощным энергетическим установкам для питания аппаратуры с коммутацией и распределением силовых цепей постоянного тока и тока промышленной частоты посредством силовых соединителей с числом центральных контактов четыре и более с пропускаемыми токами на контакт до 150 А.
Известен электрический соединитель для внутриблочного монтажа [1], состоящий из корпуса, в полости которого жестко закреплен электрический контакт, выполненный в виде двух вертикальных стоек, соединенных перемычкой. Одна стойка жестко закреплена в полости корпуса и выполнена с хвостовиком, а перемычка, соединяющая стойки, изогнута так, что плоскости стойки параллельны. Конец узкой стойки отогнут от широкой стойки на некоторый угол.
Недостатками данного соединителя являются сложность изготовления электрического контакта, который выштамповывается из бронзовой ленты по разверткам, затем узкую часть контактов поворачивают на 180° к широкой стойке, одновременно наклоняя с радиусом закругления на конце для захода штыря и сгибая перемычку до образования полукруга для захода штыря вилки с нижней стороны контакта; ограниченные эксплуатационные характеристики, вызванные значительными габаритами по ширине контакта из-за наличия отогнутой перемычки, образующей полукруг и соединяющей обе стойки контакта. Это ограничивает токовую нагрузку на контакты из-за возможности пробоя между соседними контактами; значительный расход материала на контактный элемент из-за наличия перемычки, соединяющей обе стойки, и низкий коэффициент использования материала, так как образуется много отходов при штамповке контактов из ленты.
Наиболее близким к предлагаемому электрическому соединителю является соединитель, содержащий розетку, выполненную в виде корпуса из изоляционного материала с Т-образными пазами, в каждом из которых жестко закреплен электрический контакт, состоящий из двух стоек.
Недостатком устройства прототипа является недостаточная термостойкость электрического соединителя.
Задача полезной модели - повышение термостойкости электрического соединителя.
Поставленная задача достигается тем, что в соединителе, содержащем центральный контакт в виде цанги и штыря, внутренний изолятор и внешний корпус, дополнительно введено теплопроводящее кольцо, фиксирующее плавающий контакт в теле изолятора и влитое в изолятор, зазор между кольцом и зафиксированным в нем центральным контактом заполнен теплопроводящей смазкой, при этом внешний диаметр центрального контакта выполнен без местных занижений вдоль центральной оси, количество лепестков цанги центрального контакта розетки имеет максимально возможное значение.
Достигаемым техническим результатом является уменьшения общего переходного сопротивления контактов вилки-розетки и, соответственно, уменьшение основного тепловыделения потерь.
На фигуре представлено схематическое изображение разреза совмещенной пары контактов соединителей (вилки и розетки), где:
1 - проводник центральный коаксиального или жила силового кабелей, монтируемые в контакты соединителей методом пайки,
2 - контакт центральный (плавающий) соединителя (розетка),
3 - изолятор между центральным контактом и корпусом соединителя (термостойкий пластик или керамика),
4 - кольцо, фиксирующее плавающий контакт в теле изолятора, теплопроводящее, влитое в изолятор,
5 - контакт центральный (плавающий) соединителя (вилка),
6 - кольцо разрезное цанговое, фиксирующее плавающий контакт от смещения вдоль оси,
7 - зазор между центральным контактом и теплопроводящим кольцом 4, заполненный термостойкой теплопроводящей смазкой,
8 - зоны точечного электрического контакта между центральными контактами 2 и 5 (вилки и розетки), количество которых определяется числом лепестков цанги контакта розетки, переходное сопротивление которых определяет основное тепловыделение потерь в сочлененных вилках и розетках,
9 - потоки кондуктивного теплоотвода тепла из зон 8 электрического контакта,
А - направление потока кондуктивного теплоотвода с поверхности центрального контакта 2 (5) через min слой термостойкой смазки 7 и теплопроводящее кольцо 4 с последующим рассеиванием потока тепла по телу изолятора с конечным выходом его на внешнюю поверхность корпуса соединителя,
Б - направление потока кондуктивного теплоотвода из тела центрального контакта 2 (5) в тело центрального проводника коаксиального кабеля или жилу силового кабеля, имеющих поперечное сечение практически равнозначное поперечному сечению центрального контакта соединителя 2 (5) и теплопроводность не хуже теплопроводности указанных центральных контактов.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При прохождении электрического тока через сочленение электрических контактов соединителя происходит тепловыделение за счет потерь мощности на участках цепи, имеющих активное сопротивление (далее сопротивление), а именно:
- сопротивление проводника 1 (со стороны вилки 2),
- сопротивление вилки 2,
- сопротивление переходное точечных контактов цанги розетки 5 с вилкой 2 (зона 8),
- сопротивление розетки 5,
- сопротивление проводника 1 (со стороны розетки 5).
Сопротивления проводников 1, вилки 2, розетки 5 имеют малые значения ввиду большого поперечного и равномерного вдоль их центральной оси сечения. Сопротивление переходное точечных контактов цанги розетки 5 с вилкой 2 (зона 8) имеет наибольшую составляющую в цепи прохождения тока через сочленение электрических контактов соединителя и соответственно наиболее определяет перегрев контактов соединителя, поэтому применяемые меры уменьшения тепловыделения и дополнительный кондуктивный способ теплоотвода имеют определяющее значение для получения максимальной величины значения рабочего тока через контакты соединителя.
Отсюда:
- применяемые меры уменьшения тепловыделения: обеспечение конструкцией проводников 1, вилки 2, розетки 5 максимально большого по диаметру и площади поперечного и равномерного вдоль их центральной оси сечения, а также увеличение количества лепестков цанги розетки 5 для уменьшения суммарного переходного сопротивления точечных контактов цанги,
- применение кондуктивного способа теплоотвода из зоны 8 точечных контактов цанги розетки 5 с вилкой 2: А - направление потока кондуктивного теплоотвода по телу контактов 2 и 5 вдоль их центральных осей через теплопроводящий слой смазки, через дополнительные элементы - теплопроводящие кольца 4, влитые в тела изоляторов 3, с распределением тепла по всему их объему; Б - направление потока кондуктивного теплоотвода по телу контактов 2 и 5 вдоль их центральных осей в тело центрального проводника коаксиального кабеля или жилу силового кабеля 1, имеющих поперечное сечение практически равнозначное поперечному сечению центрального контакта соединителя 2 (5).
За счет равномерного распределения кондуктивных потоков теплоотвода по корпусу соединителя и последующего отвода тепла через излучение и конвекцию от всей площади корпуса в результате понижается внутренний перегрев контактов в зоне 8, что позволяет значительно увеличить рабочий ток через соединитель и рабочую температуру внешней среды для соединителя.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №1394294, кл. H01R 13/0, 1986.
2. Патент №2031497, кл. H01R 13/00, опубл. 20.03.1995.