УСТРОЙСТВО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ

Полезная модель относится к области электротехники, преимущественно к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики.
Известен предохранитель с контролем перегорания (Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн. 2. - 3-е изд. - М.: НПФ «Планета», 2000 - С.698). Он содержит держатель плавкой вставки и цоколь, с гнездами которой плавкая вставка соединена с помощью штырей. За плавкую вставку зацеплен одним концом подпружиненный стержень, другой изолирующий конец которого расположен над сигнальными разомкнутыми контактами. При перегорании плавкой вставки стержень под воздействием пружины перемещается вниз и замыкает сигнальные контакты, расположенные в цоколе.
Недостатком рассмотренного предохранителя с контролем перегорания является низкая эксплуатационная надежность, обусловленная изменением характеристик проволочной плавкой вставки при ее нагреве рабочим током (возникает процесс окисления поверхности проволоки, уменьшающий со временем ее поперечное сечение; нагретая проволока вытягивается зацепленным за нее подпружиненным стержнем, контролирующим исправность, что также уменьшает поперечное сечение проволоки). По статистическим данным, из каждых 10 срабатываний плавких предохранителей лишь в одном случае имело место короткое замыкание в защищаемой предохранителем электрической цепи, остальные случаи вызваны старением проволок плавких вставок и их обрывом при протекании рабочих токов.
Известно устройство резервирования предохранителей (Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн. 2. - 3-е изд. - М.: НПФ «Планета», 2000 - С.702). Оно содержит основной предохранитель с контролем перегорания и
электромагнитные реле, включающие автоматически резервный предохранитель вместо сработавшего основного предохранителя.
Опыт применения этого устройства резервирования предохранителей выявил следующие недостатки: сложность и высокую стоимость; необходимость выполнения большого объема монтажных работ для его подключения к действующим предохранителям; значительные габариты (856×114×302 мм) и масса (20 кг), обуславливающие трудности с размещением; один резервный предохранитель устанавливается на группу из 15 предохранителей с контролем перегорания, поэтому при срабатывании более одного предохранителя в группе на интервале времени восстановления все предохранители, кроме одного, остаются нерезервированными; релейное переключение с отказавшего предохранителя на резервный создает разрыв цепи электропитания длительностью до одной секунды, что в практике эксплуатации приводит к снятию с самоблокировки электромагнитных реле и нарушению функционирования систем железнодорожной автоматики.
Данное устройство резервирования предохранителей принято за прототип.
Задача полезной модели - повысить надежность устройства резервирования предохранителя.
Технический результат достигается за счет того, что в устройство резервирования предохранителя, содержащее основной предохранитель с контролем перегорания, включающий плавкую вставку, за середину которой зацеплен подпружиненный стержень, нижняя изолирующая часть которого расположена над сигнальными разомкнутыми подпружиненными контактами, и плавкую вставку резервного предохранителя, введен пороговый блок и параллельно плавкой вставке основного предохранителя подключены последовательно соединенные пороговый блок и плавкая вставка резервного предохранителя с аналогичным током плавления.
Схема устройства резервирования предохранителя показана на фиг.1, пример реализации порогового блока приведен на фиг.2.
Устройство резервирования предохранителя (см. фиг.1) содержит плавкую вставку 1 основного предохранителя, за середину которой зацеплен подпружиненный стержень 2, нижняя изолирующая часть 3 которого расположена над сигнальными разомкнутыми подпружиненными контактами 4. Параллельно плавкой вставке 1 основного предохранителя подключены последовательно соединенные пороговый блок 5 и плавкая вставка 6 резервного предохранителя с аналогичным током плавления. Возможный вариант исполнения порогового блока 5 (см. фиг.2) содержит диоды 7 и 8, включенные параллельно и встречно. Для создания необходимого порога по напряжению число диодов в каждой из параллельных цепей порогового блока 5 может быть более одного.
Работа устройства резервирования предохранителя происходит следующим образом.
В нормальном режиме, когда величина тока нагрузки защищаемой предохранителем электрической цепи не превышает предельное значение для плавкой вставки 1, практически весь ток проходит через медную проволоку рабочей плавкой вставки 1 основного предохранителя, поскольку плавкая вставка 6 резервного предохранителя отделена от плавкой вставки 1 пороговым блоком 5 (в варианте с кремниевыми диодами 7 и 8 прямое напряжение составляет около 1В, которое можно при необходимости увеличить, включая последовательно несколько диодов).
При обрыве плавкой вставки 1 основного предохранителя, обусловленного, например, изменением характеристик проволоки плавкой вставки при ее нагреве рабочим током, ток нагрузки безобрывно переходит на плавкую вставку 6 резервного предохранителя через диоды 7, 8 порогового блока 5, поскольку рабочие напряжения (220В, 24В) существенно превышают прямое напряжение диодов 7, 8. При этом подпружиненный стержень 2 освобождается от удерживающей плавкой вставки 1 основного предохранителя и нижней изолирующей частью 3 воздействует на сигнальные разомкнутые подпружиненные контакты 4, которые включают сигнализацию для обслуживающего
персонала. В такой ситуации защищаемая предохранителем электрическая цепь продолжает функционировать, получая питание через резервный предохранитель, и обслуживающий персонал может запланировать в удобное для себя время замену сработавшего (по существу отказавшего) основного предохранителя в комплексе из основного и резервного предохранителей на исправный комплекс предохранителей.
В случае возникновения короткого замыкания в защищаемой предохранителем электрической цепи ток короткого замыкания вначале расплавляет плавкую вставку 1 основного предохранителя, затем после ее разрыва ток через диоды 7, 8 порогового блока 5 переходит на плавкую вставку 6 резервного предохранителя и расплавляет ее. При этом, как и в предыдущем случае, подпружиненный стержень 2 освобождается от удерживающей плавкой вставки 1 основного предохранителя и нижней изолирующей частью 3 воздействует на сигнальные разомкнутые подпружиненные контакты 4, которые включают сигнализацию для обслуживающего персонала. Поскольку в аварийном состоянии защищаемая предохранителем электрическая цепь, к тому же отключенная основным и резервным предохранителями от источника питания, прекращает функционирование, этот факт легко обнаруживается оперативным и обслуживающим персоналом, что в сочетании с сигнализацией от контроля перегорания плавкой вставки 1 основного предохранителя позволяет легко индентифицировать срабатывание плавкой защиты по ее прямому назначению. В этом случае требуется устранение короткого замыкания в защищаемой предохранителем электрической цепи и замена комплекса сработавших основного и резервного предохранителей на исправный комплекс.
Работоспособность предлагаемого устройства подтверждена аналитическими расчетами и проверена экспериментально.
Конструктивно комплекс из основного и резервного предохранителей размещаются в типовом корпусе с типовыми присоединительными элементами и размерами, что в эксплуатационных условиях позволяет осуществлять
замену типовых предохранителей с контролем срабатывания на комплексы из основного и резервного предохранителей с функцией безобрывного автоматического переключения с отказавшего в результате старения основного предохранителя на резервный. Такая замена не только повысит надежность работы устройств железнодорожной автоматики (как известно, из каждых 10 срабатываний типовых плавких предохранителей лишь в одном случае имело место короткое замыкание в защищаемой цепи, остальные случаи вызваны старением проволок плавких вставок и их обрывом при протекании рабочих токов), но и безопасность движения поездов.