УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ КОНТАКТОВ ШТЕПСЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ОТ ПЕРЕГРЕВА

Полезная модель относится к противопожарному электротехническому оборудованию, а именно, к устройствам защиты контактов штепсельных соединений от перегрева и последующего возгорания.
Из уровня техники широко известны конструкции штепсельных розеток, направленных, в том числе на повышение пожаробезопасности. Например, в конструкции штепсельного соединения имеется датчик тока с устройством открытия фиксатора предохранительной пружины, который способствует механическому выталкиванию блока контактных штырей при превышении допустимого тока (патент РФ №2266593 на изобретение "Штепсельное соединение", МПК H01R 13/62, H01R 13/187, опубл. 20.12.2005, бюл. №35). В устройстве использован принцип теплового расцепителя, срабатывающего на ток перегрузки. Однако, при увеличенной нагрузке на штепсельное соединение постепенный или стремительный нагрев его контактов происходит независимо от величины тока проходящего через датчик и может привести к возгоранию. К тому же контакты и детали предложенного штепсельного соединения, нагревающегося вследствие перегрузок, могут быть деформированы, что приведет к "залипанию" контактов, оплавлению неметаллических составляющих и ненадежной работе при необходимости немедленного разъединения.
Существующие современные требования к монтажу промышленных электросетей и электросетей жилищного фонда включают обязательные меры электробезопасности, в частности, установку устройств защитного отключения, предназначенных, главным образом, для защиты людей от поражения электрическим током (см., например, ГОСТ Р 50807-95 "Устройства защитные, управляемые дифференциальным (остаточным) током", введен в действие 01.01.1996, стр. 2).
Устройства защитного отключения (УЗО), управляемые дифференциальным (остаточным) током широко известны из уровня техники и представляют собой коммутационные аппараты, реагирующие на разность токов в фазном и нулевом рабочем проводниках в трехпроводной сети и в фазных и нулевом проводниках в пятипроводной сети, которые при превышении дифференциальным током заданного значения приводят к отключению электрической цепи. Промышленностью УЗО выпускаются и в виде самостоятельных аппаратов и в виде дополнения к автоматическому выключателю. УЗО немедленно отключает сеть при возникновении тока утечки.
Известна розеточная сеть, защищаемая устройством защитного отключения, состоящая из контактов штепсельной розетки, подключенных к фазному проводнику (L), нулевому проводнику (N), защитному проводнику (РЕ) по системе TN-C-S (см., например, Г.Н. Ополева "Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник "М. ИД "Форум" - ИНТРА-М, 2009 г., стр. 69, рис. 2.5.4). Сеть защищается от перегрузок устройством защитного отключения и автоматическими выключателями, однако, в нередких случаях подключения нескольких потребителей к контактам одной розетки, плохого контакта штепсельного соединения и по другим причинам происходит перегрев контактов штепсельного соединения и даже последующее возгорание. По совокупности существенных признаков и назначению указанная схема принята за прототип.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое устройство, является перегрев, по разным причинам, контактов штепсельного соединения в цепи, защищаемой устройством защитного отключения.
Техническая проблема решается устройством защиты контактов штепсельного соединения от перегрева в электросети, защищаемой УЗО, включающим подключенные к контактам штепсельного соединения фазный проводник, нулевой проводник и защитный проводник, в котором вблизи контактов штепсельного соединения, подключенных к фазному и нулевому проводникам, расположен нормально разомкнутый термоэлемент, подключенный между фазным и защитным проводниками.
В качестве термоэлемента может использоваться термореле с последовательно подключенным токоограничивающим сопротивлением, термистор или другие устройства, замыкающие цепь при заданной температуре.
Техническим результатом, получаемым при этом, является повышение степени противопожарной защиты штепсельного соединения за счет предотвращения перегрева контактов путем принудительного создания тока утечки (на "землю") дополнительным термоэлементом. При возникновении тока утечки потребитель отключается от цепи с помощью УЗО.
Сущность полезной модели в однофазной сети, защищенной УЗО, поясняется принципиальной схемой устройства (фиг. 1), вариант исполнения устройства в трехфазной сети, защищаемой УЗО, изображен на фиг. 2. Вариант размещения устройства внутри бытовой розетки изображен на фиг. 3.
Устройство состоит из нормально разомкнутого термоэлемента 1, расположенного вблизи контактов 2 штепсельного соединения, подключенным к фазному проводнику (L) 3, нулевому проводнику (N) 4, и защитному проводнику (РЕ) 5. Расстояние от термоэлемента 1 до контактов 2 должно быть минимальным для реагирования термоэлемента на повышение температуры контактов. Нормально разомкнутый термоэлемент 1 выводами подключен к фазному проводнику 3 и к защитному проводнику 5. В случае, когда в составе термоэлемента 1 используется термореле, к защитному проводнику 5 он подключается через токоограничивающее сопротивление (резистор) 6. Штепсельное соединение расположено в сети, защищаемой УЗО 7.
Микротермоэлементы выпускаются промышленностью и получили широкое распространение в различных электроприборах.
Термоэлемент может, например, обладать сопротивлением R≥0,5 MОм при температуре от -25°С до 45°С, а в интервале температур от 45°С до 70°С необходимо снижение его сопротивления до 2-1,5 кОм.
Устройство может размещаться в корпусе колодки 8 бытовой розетки, не требуя при этом дополнительного изготовления корпусных деталей.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Термоэлемент 1 с заданными температурными параметрами монтируется вблизи контактов 2, подключенных к фазному проводнику 3 и нулевому проводнику 4 штепсельного соединения на минимальном расстоянии от них, для обеспечения четкого реагирования на изменение температуры. Монтаж может быть осуществлен в колодке 8 бытовой розетки, или иным образом. Затем термоэлемент 1 выводами подключается к фазному проводнику 3 и защитному проводнику 5. Если в составе термоэлемента 1 используется термореле, то последовательно подключается токоограничивающее сопротивление 6.
В нормальном режиме работы сети термоэлемент 1 находится в разомкнутом состоянии. В случае увеличения вследствие различных причин температуры контактов 2 выше установленной параметрами термоэлемента 1, происходит замыкание его контактов и принудительное создание тока утечки. На искусственно созданный в цепи ток утечки немедленно реагирует УЗО 7 сети и размыкает сеть до того момента, когда может произойти оплавление или возгорание неметаллических составляющих штепсельного соединения.
Например, в сети переменного тока напряжением U=380/220 B, номинал токоограничивающего сопротивления 6, R=1,5÷2 кОм обеспечит протекание тока утечки ΔI=110÷147 мА, что будет достаточным для мгновенного срабатывания УЗО 7 с величиной уставки (10, 30 или 100 мА) и в то же время предотвратит протекание тока короткого замыкания.
Простое и недорогое установленное в штепсельных соединениях устройство позволит предотвратить нагрев контактов и защитит розетки, электроприборы и помещения от пожара.