ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ИЗОЛЯТОРАМИ
ELECTRICAL DEVICE WITH INSULATOR

Область техники
Настоящее изобретение относится к электрическому устройству, имеющему множество изоляторов с улучшенными характеристиками.
Предшествующий уровень техники
Как известно, в электрических устройствах широко применяются изоляторы, например, такие, как изолирующие втулки или изолирующие штанги, связанные с соответствующими частями таких устройств, находящимися под напряжением. В частности, изолятор имеет основное изолирующее тело, выполненное с возможностью заключать в себя соответствующие части, находящиеся под напряжением, так чтобы изолировать их от окружающей среды снаружи изолятора.
В общем случае, фаза электрического устройства связана с изолятором, который составляет электрическую изоляцию между самой электрической фазой и другими, соседними электрическими фазами электрического устройства.
Например, изоляторы могут быть связаны с электрическими фазами или полюсами известных переключающих устройств, таких как автоматические выключатели, разъединители или контакторы.
Например, изоляторы могут быть связаны с электрическими фазами известных электрических трансформаторов, как бывает в случае, где предусматривается проходной изолятор для обеспечения прохождения проводника под напряжением сквозь препятствие, например через бак трансформатора.
Изолятор в общем случае содержит множество округлых ребер, которые выступают из его основного изолирующего тела, чтобы увеличить длину пути тока утечки самого изолятора (т.е. расстояние, проходимое током утечки, протекающим по периферийной поверхности основного изолирующего тела между его верхним и нижним концами).
В частности, ребра, имеющие больший радиус (бульшие ребра), и ребра, имеющие меньший радиус (меньшие ребра), выступают из основного изолирующего тела, чередуясь друг с другом.
Бульшие ребра изолирующих тел, расположенные бок о бок друг с другом, обращены друг к другу, и меньшие ребра таких изолирующих тел обращены друг к другу.
Например, на фиг. 1 изображены первый изолятор 700 и второй изолятор 701, согласно уровню техники, имеющие первое основное изолирующее тело 702 и второе основное изолирующее тело 703, соответственно.
Изолирующее тело 702 и изолирующее тело 703 выступают из и проходят от соответствующих участков известного электрического устройства, например, такого, как переключающее устройство, вдоль первой продольной оси 80 и второй продольной оси 81, соответственно. Первая и вторая продольные оси 80 и 81 пролегают параллельно друг другу в общей плоскости таким образом, что основные изолирующие тела 702 и 703 выровнены друг с другом и расположены бок о бок.
Изоляторы 700 и 701 связаны с первой электрической фазой и второй, соседней электрической фазой электрического устройства, соответственно.
Бульшие круглые ребра 710 изолятора 700 выступают из основного изолирующего тела 702, причем каждое из них обращено к соответствующему большему круглому ребру 711, выступающему из основного изолирующего тела 703; в частности, бульшие ребра 710 и 711, обращенные друг к другу, имеют одинаковый радиус.
Меньшие круглые ребра 712 изолятора 700 выступают из основного изолирующего тела 702, причем каждое из них обращено к соответствующему из меньших ребер 713, выступающих из второго основного изолирующего тела 703; меньшие ребра 712 и 713, обращенные друг к другу, имеют одинаковый радиус.
фазы
фазы
Разделительное расстояние между первой и второй электрическими фазами зависит от минимального расстояния D в воздухе между изоляторами 700, 701. В частности, такое расстояние D соответствует минимальному расстоянию между бульшими ребрами 710 изолятора 700 и соответствующими обращенными к ним бульшими ребрами 711 изолятора 701.
фазы
фазы
Расстояние D является критическим, поскольку электростатическое напряжение между соседними фазами (и нежелательные эффекты от этого электростатического напряжения) сильно зависит от такого расстояния D.
При современном состоянии уровня техники, хотя известные решения и работают довольно удовлетворительным образом, по-прежнему есть причина и потребность в дальнейших усовершенствованиях.
Краткое изложение существа изобретения
Такая потребность воплощается посредством электрического устройства, выполненного с возможностью установки в электрической цепи и содержащего, по меньшей мере, первый изолятор, имеющий первое основное изолирующее тело, и второй изолятор, имеющий второе основное изолирующее тело, причем первое основное изолирующее тело и второе основное изолирующее тело выступают из соответствующих участков электрического устройства вдоль первой продольной оси и второй продольной оси, соответственно, при этом первая и вторая продольные оси проходят параллельно друг другу в общей плоскости.
Первый изолятор имеет множество изолирующих ребер, содержащих:
1
по меньшей мере, одно первое изолирующее ребро, выступающее из первого основного изолирующего тела так, чтобы пролегать в соответствующей первой плоскости, перпендикулярной по отношению к общей плоскости, причем такое первое изолирующее ребро имеет первое расстояние D между своим ограничивающим концом, ближайшим ко второй продольной оси, и первой продольной осью; и
2
1
2
по меньшей мере, одно второе изолирующее ребро, выступающее из первого основного изолирующего тела так, чтобы пролегать в соответствующей второй плоскости, перпендикулярной по отношению к общей плоскости, причем второе изолирующее ребро имеет второе расстояние D между своим ограничивающим концом, ближайшим ко второй продольной оси, и первой продольной осью, при этом первое расстояние D больше, чем второе расстояние D.
Второй изолятор имеет множество изолирующих ребер, содержащих:
3
по меньшей мере, одно третье изолирующее ребро, выступающее из второго основного изолирующего тела так, чтобы обращаться к первому изолирующему ребру, причем третье изолирующее ребро имеет третье расстояние D между своим ограничивающим концом, ближайшим к упомянутой первой продольной оси, и второй продольной осью; и
4
по меньшей мере, одно четвертое изолирующее ребро, выступающее из второго основного изолирующего тела так, чтобы обращаться ко второму изолирующему ребру, причем четвертое изолирующее ребро имеет четвертое расстояние D между своим ограничивающим концом, ближайшим к упомянутой первой продольной оси, и второй продольной осью.
1
2
3
4
Первое, второе, третье и четвертое расстояния D, D, D и D удовлетворяют следующим соотношениям:
1
3
4
2
4
3
4
1
1
2
D>D; D>D; D>D; и D<D+(D-D)
Другой аспект настоящего изобретения направлен на разработку распределительного устройства, содержащего, по меньшей мере, одно электрическое устройство, такое, как электрическое устройство, определенное прилагаемой формулой изобретения и раскрытое в нижеследующем описании.
В нижеследующем описании будут сделаны конкретные ссылки, например, на электрическое переключающее устройство; в частности, будут сделаны ссылки, например, на электрическое переключающее устройство, выполненное с возможностью использования в приложениях, предусматривающих средние напряжения.
В контексте настоящего изобретения термин «среднее напряжение» относится к приложениям с рабочими напряжениями в диапазоне от 1 кВ до нескольких десятков кВ, например 30 кВ или 40 кВ.
Следует отметить, что принципы и технические характеристики, включенные в нижеследующее описание, применимы к переключающим устройствам другого типа и/или используемым в приложениях с диапазоном напряжений, отличающимся от вышеуказанного, например, в приложениях, предусматривающих напряжение более 40 кВ.
Кроме того, включенные решения и технические характеристики, в частности, те, которые относятся к предлагаемым изоляторам, также применимы к электрическому устройству любого типа, например, такому, как электрический трансформатор.
Краткое описание чертежей
Дополнительные характеристики и преимущества станут понятнее из описания возможных, но не исключительных вариантов осуществления электрического устройства в соответствии с данным изобретением, изображенным на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг. 1 изображает два изолирующих тела, расположенных выровненными друг с другом бок о бок, в электрическом устройстве, соответствующем состоянию уровня техники;
фиг. 2 изображает электрическую схему электрической фазы в переключающем устройстве в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 3 представляет изображение переключающего устройства в перспективе, в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 4 представляет изображение в разобранном виде компонентов переключающего устройства согласно фиг. 3;
фиг. 5 представляет изображение металлической оболочки переключающего устройства в перспективе, согласно фиг. 3, также иллюстрирующее компоненты, заключенные в такой металлической оболочке или поддерживаемые ей;
фиг. 6 представляет сечение на виде сбоку переключающего устройства согласно фиг. 3;
фиг. 7 представляет сечение на виде спереди электрической фазы переключающего устройства согласно фиг. 3;
фиг. 8 представляет сечение на виде сбоку, изображающее, по меньшей мере частично, три выровненных основных изолирующих тела переключающего устройства, согласно фиг. 3;
фиг. 9 представляет сечение на виде сбоку распределительного устройства, имеющего переключающее устройство, установленное в нем, в соответствии с настоящим изобретением.
Описание предпочтительных вариантов воплощения
Следует отметить, что в нижеследующем подробном описании идентичные или сходные с конструктивной и/или функциональной точки зрения компоненты имеют одинаковые ссылочные позиции независимо от того, изображены ли они в разных вариантах осуществления настоящего изобретения; следует также отметить, что для ясного и краткого описания настоящего изобретения чертежи не обязательно могут быть выполнены в масштабе, а некоторые признаки изобретения могут быть изображены в несколько схематичной форме.
Данное изобретение относится к электрическому переключающему устройству 1, выполненному с возможностью установки в электрической цепи; электрическое устройство 1 содержит, по меньшей мере, первый изолятор 800, имеющий первое основное изолирующее тело 92a, и второй изолятор 801, имеющий второе основное изолирующее тело 92b. Основное изолирующее тело 92a и основное изолирующее тело 92b выступают из соответствующих участков электрического устройства 1 вдоль первой продольной оси 500a и второй продольной оси 500b, соответственно; в частности, первая и вторая продольные оси 500a и 500b пролегают параллельно друг другу в общей плоскости 900 (которая схематично изображена пунктирными линиями на фиг. 3, и которая практически совпадает с плоскостью чертежа фиг. 8) таким образом, что основные изолирующие тела 92a и 92b выровнены друг с другом.
На практике, продольные оси 500a и 500b проходят по центру через соответствующие изоляторы 800 и 801 вдоль продольного направления их основных изолирующих тел 92a и 92b.
Обращаясь к примерному неограничительному варианту осуществления, согласно фиг. 2-9, электрическое устройство 1, в соответствии с настоящим изобретением, может быть переключающим устройством 1, пригодным для установки в электрической цепи 102, например в электрической цепи 102 среднего напряжения.
Переключающее устройство 1, изображенное, например, на фиг. 2-9, содержит: первую электрическую фазу 2a, связанную с первым изолятором 800 (имеющим основное изолирующее тело 92a), вторую электрическую фазу 2b, связанную со вторым изолятором 801 (имеющим основное изолирующее тело 92b); и третью электрическую фазу 2c, связанную с третьим изолятором 802 (имеющим основное изолирующее тело 92с).
Три электрические фазы 2a, 2b и 2c оперативно электрически соединяют первую часть 100 и вторую часть 101 электрической цепи 102 (как изображено, например, на фиг. 2, которая относится к электрической фазе 2a). Например, первая часть 100 электрической цепи 102 может быть распределительной или линейной частью, часть 100 выполнена с возможностью распределения мощности, а вторая часть 101 может быть нагрузочной частью 101, передающей мощность от распределительной части 101.
В частности, каждая из трех изображенных электрических фаз 2a, 2b, 2c содержит, по меньшей мере, один переключающий блок 10, имеющий подвижный контакт 11, который во время работы самого переключающего блока 10 можно приводить в действие, подключать к соответствующему неподвижному контакту 12 и отключать от него, как будет подробнее раскрыто в нижеследующем описании.
В примерном варианте осуществления, изображенном на фиг. 3-4, 6 и 8-9, основные изолирующие тела 92a, 92b, 92c трех изоляторов 800, 801, 802 выступают из соответствующего участка 90 переключающего устройства 1 вдоль продольной оси 500a, продольной оси 500b и третьей продольной оси 500c, соответственно, которые пролегают параллельно друг другу в общей плоскости 900.
Три основных изолирующих тела 92a, 92b, 92c выровнены друг с другом; в частности, основное изолирующее тело 92a размещено бок о бок с основным изолирующим телом 92b, которое, в свою очередь, размещено бок о бок с основным изолирующим телом 92c.
Следует отметить, что переключающее устройство 1 в соответствии с настоящим изобретением может иметь, согласно конкретным требованиям, количество фаз и связанных с ними изоляторов, отличающееся от изображенного, например, единственную электрическую фазу 2, две или четыре электрических фазы и два или четыре связанных с ними изолятора.
Обращаясь к примерному варианту осуществления согласно фиг. 3-9 (в частности, к фиг. 6 и 8), первый изолятор 800 электрического устройства 1, в соответствии с настоящим изобретением, имеет множество изолирующих ребер, содержащих:
1
по меньшей мере, одно первое изолирующее ребро 41a (для простоты именуемое далее просто «ребром 41a»), выступающее из основного изолирующего тела 92a так, чтобы пролегать в соответствующей первой плоскости 901 (схематически обозначенной пунктирной линией на фиг. 6), которая перпендикулярна по отношению к общей плоскости 900; ребро 41a имеет первое расстояние D между своим ограничивающим концом 45a, ближайшим к продольной оси 500b основного изолирующего тела 92b, и продольной осью 500a основного изолирующего тела 92a; и
2
по меньшей мере, одно второе изолирующее ребро 41b (для простоты именуемое далее просто «ребром 41b»), выступающее из основного изолирующего тела 92a так, чтобы пролегать в соответствующей второй плоскости 902 (схематически обозначенной пунктирной линией на фиг. 6), которая перпендикулярна по отношению к общей плоскости 900; ребро 41b имеет второе расстояние D между своим ограничивающим концом 45b, ближайшим к продольной оси 500b, и продольной осью 500а.
Второй изолятор 801 электрического устройства 1, в соответствии с настоящим изобретением, имеет множество изолирующих ребер, содержащих:
3
по меньшей мере, одно третье изолирующее ребро 42а (для простоты именуемое далее просто «ребром 42a»), выступающее из основного изолирующего тела 92b так, чтобы обращаться к ребру 41а; ребро 42a имеет третье расстояние D между своим ограничивающим концом 46a, ближайшим к продольной оси 500a основного изолирующего тела 92a, и продольной осью 500b основного изолирующего тела 92b; и
4
по меньшей мере, одно четвертое изолирующее ребро 42b (для простоты именуемое далее просто «ребром 42b»), выступающее из основного изолирующего тела 92b так, чтобы обращаться к ребру 41b; ребро 42b имеет четвертое расстояние D между своим ограничивающим концом 46b, ближайшим к продольной оси 500a основного изолирующего тела 92a, и продольной осью 500b основного изолирующего тела 92b.
В частности, изолирующие ребра 41а и 42а пролегают в одной и той же плоскости 901 так, чтобы обращаться друг к другу; точно так же изолирующие ребра 41b и 42b пролегают в одной и той же плоскости 902 так, чтобы обращаться друг к другу.
1
2
3
4
Расстояния D, D, D и D удовлетворяют следующим соотношениям:
1
2
1
3
4
2
4
3
D>D; D>D; D>D; D>D; и
4
1
1
2
D<D+(D-D)
Чтобы лучше объяснить, как удовлетворение вышеупомянутым соотношениям обеспечивает улучшение по отношению к известным решениям, во-первых, рассматривается случай, в котором ребра 41a, 41b, 42a, 42b имеют размеры в соответствии с состоянием уровня техники, т.е., когда ребрам 41a, 41b, 42a, 42b придаются такие размеры:
1
3
2
4
D=D; D=D;
1
2
при этом D>D.
фазы
1
В этом случае, с учетом расстояния D между продольными осями 500a и 500b основных изолирующих тел 92a и 92b, минимальное расстояние D в воздухе между изоляторами 800, 801 должно быть равным D-2D.
Во-вторых, рассматривается случай наличия изолирующих ребер 41a, 41b и 42a, уже имеющих следующие размеры в соответствии с данным изобретением:
1
2
1
3
D>D и D>D.
4
2
3
4
24
фазы
Остающееся ребро 42b, помимо того что оно имеет размер, при котором D больше, чем D, и больше, чем D, должно иметь такой размер, который накладывает верхнее ограничение на значение D. Такое верхнее ограничение выбирают так, чтобы расстояние D между ограничивающими концами 45b и 46b обращенных друг к другу ребер 41b и 42b (см. фиг. 4) было больше минимального расстояния D в воздухе, которое можно было бы получить, придавая ребрам 41a, 41b, 42a, 42b надлежащие размеры в соответствии с состоянием уровня техники.
Поэтому накладывается требование, в соответствии с которым:
24
1
24
2
4
D>D-2D, причем D=D-D-D.
Это ведет к следующему размерному ограничению для ребра 42b:
4
1
1
2
D<D+(D-D).
1
2
3
4
В соответствии с предпочтительным, но не ограничительным вариантом осуществления, ребра 41a, 41b и 42a, 42b имеют округлую форму; в этом случае расстояния D, D, D и D соответствуют радиусу окружности, очерчивающей периферийный край соответствующих ребер 41a, 41b, 42a, 42b.
4
1
3
2
фазы
В соответствии с примерным вариантом осуществления, расстояние D равно расстоянию D, а расстояние D равно расстоянию D. Таким образом, между ограничивающими концами 45a-46a обращенных друг к другу ребер 41a-42a и между ограничивающими концами 45b-46b обращенных друг к другу ребер 41b-42b имеется одно и то же расстояние D.
3
2
1
4
В таком случае, соотношение между расстоянием D (равным расстоянию D) и расстоянием D (равным минимальному расстоянию D) находится, например, между 0,5 и 0,9, например равно 0,8.
В соответствии с предпочтительным, но не ограничительным вариантом осуществления, изолятор 800 содержит множество ребер 41a и множество ребер 41b, причем ребра 41a и 41b выступают из основного изолирующего тела 92a, чередуясь друг с другом, как изображено в примерном варианте осуществления, согласно фиг. 3-4, 6 и 8-9.
Соответственно, изолятор 801 содержит множество ребер 42a и множество ребер 42b, причем ребра 42a и 42b выступают из основного изолирующего тела 92b, чередуясь друг с другом. В частности, каждое ребро 42a обращено к соответствующему одному из множества ребер 41a (т.е., оно лежит в той же плоскости 901 соответствующего ребра 41a), а каждое ребро 42b обращено к соответствующему одному из множество ребер 41b (т.е., оно лежит в той же плоскости 902 соответствующего ребра 42b).
В примерном варианте осуществления, согласно фиг. 3-9, основные изолирующие тела 92a, 92b и 92c изоляторов 800, 801 и 802 имеют, по существу, цилиндрическую форму.
Два изолирующих ребра 41а округлой формы и два изолирующих ребра 41b округлой формы выступают из основного изолирующего тела 92a, чередуясь друг с другом; два изолирующих ребра 42а круглой формы и два изолирующих ребра 42b кольцевой формы выступают из основного изолирующего тела 92b, чередуясь друг с другом, так что каждое из двух изолирующих ребер 42a обращено к соответствующему одному из двух изолирующих ребер 41а (т.е., они лежат в одной и той же плоскости 901), а каждое из двух изолирующих ребер 42b обращено к соответствующему одному из двух изолирующих ребер 42b (т.е., они лежат в одной и той же плоскости 902).
Следует отметить, что количество чередующихся изолирующих ребер 41a и 41b и соответствующих изолирующих ребер 42a и 42b могут отличаться от изображенного количества.
1
1
Каждое из двух изолирующих ребер 41a имеет расстояние D между своим ограничивающим концом 45a, ближайшим к продольной оси 500b основного изолирующего тела 92b, и продольной осью 500a основного изолирующего тела 92a (такое расстояние D соответствует радиусу окружности, очерчивающей периферийный край ребра 41a).
2
2
Каждое из двух изолирующих ребер 41b имеет расстояние D между своим ограничивающим концом 45b, ближайшим к продольной оси 500b, и продольной осью 500a (такое расстояние D соответствует радиусу окружности, очерчивающей периферийный край ребра 41b).
3
3
Каждое из двух изолирующих ребер 42a имеет расстояние D между своим ограничивающим концом 46a, ближайшим к продольной оси 500а, и продольной осью 500b (такое расстояние D соответствует радиусу окружности, очерчивающей периферийный край ребра 42a).
4
4
Каждое из двух изолирующих ребер 42b имеет расстояние D между своим ограничивающим концом 46b, ближайшим к продольной оси 500а, и продольной осью 500b (такое расстояние D соответствует радиусу окружности, очерчивающей периферийный край ребра 42b).
1
4
2
3
1
2
3
1
2
4
В примерном варианте осуществления, согласно фиг. 8, расстояние D равно расстоянию D, а расстояние D равно расстоянию D, причем расстояние D больше, чем расстояние D. В частности, соотношение между D и D (а следовательно - и между D и D), по существу, равно 0,8.
фазы
Таким образом, между ограничивающими концами 45a-46a обращенных друг к другу ребер 41a-42a и между ограничивающими концами 45b-46b обращенных друг к другу ребер 41b-42b имеется одно и то же расстояние Dв воздухе.
4
2
3
1
В качестве альтернативы изображенному варианту осуществления согласно фиг. 8, минимальное расстояние D (большее, чем минимальное расстояние D и чем минимальное расстояние D) можно сделать незначительным по отношению к минимальному расстоянию D, или можно придать ему величину в соответствии со следующим соотношением:
1
1
2
4
1
D+(D-D)>D>D.
В примерном варианте осуществления согласно фиг. 3-9 изолятор 802 также содержит два ребра 43а округлой формы и два ребра 43b округлой формы, причем ребра 43a и 43b выступают из основного изолирующего тела 92c, чередуясь друг с другом, так что каждое из двух ребер 43a обращено к соответствующему одному из двух ребер 42a (т.е., оно лежит в той же плоскости 901 соответствующего ребра 42a), а каждое из двух ребер 43b обращено к соответствующему одному из двух ребер 42b (т.е., оно лежит в той же плоскости 902 соответствующего ребра 42b).
1
Каждое из двух изолирующих ребер 43a имеет некоторое расстояние между своим ограничивающим концом 48a, ближайшим к продольной оси 500b основного изолирующего тела 92b, и продольной осью 500с основного изолирующего тела 92с; такое расстояние равно расстоянию D и соответствует радиусу окружности, очерчивающей периферийный край ребра 43a.
2
Каждое из двух изолирующих ребер 43b имеет некоторое расстояние между своим ограничивающим концом 48b, ближайшим к продольной оси 500b, и продольной осью 500с, которое равно расстоянию D (причем такое расстояние соответствует радиусу окружности, очерчивающей периферийный край ребра 43b).
фазы
Таким образом, между ограничивающими концами 47a-48a обращенных друг к другу ребер 42a-43a и между ограничивающими концами 47b-48b обращенных друг к другу ребер 42b-43b имеется одно и то же расстояние Dв воздухе.
3
1
4
1
2
Каждое из двух изолирующих ребер 42a, имеющих расстояние D, обращено к соответствующим ребрам 41a и 43a, имеющим большее расстояние D, а каждое из двух ребер 42b, имеющее расстояние D (равное радиальному расстоянию D), обращено к соответствующим ребрам 41b и 43b, имеющим меньшее расстояние D.
6
Переключающее устройство 1 в соответствии с примерным вариантом осуществления, согласно фиг. 2-9, содержит корпус 50, имеющий, по меньшей мере, участок 51, выполненный из изолирующего материала. Корпус 50 предпочтительно определяет внутреннее пространство, которое может быть наполнено изолирующим газом, например, таким как SF, или, в альтернативном варианте - в приложениях для меньших напряжений - воздухом.
В корпусе 50 заключен переключающий блок 10 каждой из электрических фаз 2a, 2b, 2c, а его изолирующий участок 51 содержит изоляторы 800, 801 и 802, связанные с такими электрическими фазами 2a, 2b и 2c.
В предпочтительном варианте, корпус 50 преимущественно содержит также металлический участок 52. В примерном варианте осуществления, согласно фиг. 3-9, изолирующий участок 51 и металлический участок 52 корпуса 50 содержат изолирующую оболочку 51 и металлическую оболочку 52, соответсвенно, которые соединены друг с другом.
Изолирующая оболочка 51 может быть выполнена, например, из полимерного материала (например, термопластичного или термореактивного материала). Среди термореактивных полимеров можно назвать, например, эпоксидную смолу или полиэфир. В случае установки переключающего устройства 1 на открытом воздухе, изолирующая оболочка 51 может быть полностью выполнена из полимерного материала или содержать, по меньшей мере, покрывающий слой этого материала, который является стойким к воздействию внешней среды, например, представляет собой эпоксидную циклоалифатическую смолу или материал с кремнийорганическим покрытием. Металлическая оболочка 52 может быть выполнена, например, из стали, такой, как нержавеющая сталь или предварительно оцинкованную сталь.
Каждое из основных изолирующих тел 92a, 92b и 92c изоляторов 800, 801 и 802 предпочтительно определяет внутреннюю камеру 93, в которой заключен переключающий блок 10 соответствующей электрической фазы 2a, 2b, 2c.
В примерном варианте осуществления, согласно фиг. 2-9, переключающий блок 10 представляет собой блок 10 автоматического выключения, причем его подвижный контакт 11 можно приводить в действие, во время работы самого блока 10 автоматического выключения, перемещая этот контакт между замкнутым положением, в котором он подключен к соответствующему неподвижному контакту 12, и разомкнутым положением, в котором он разнесен с неподвижным контактом 12, таким образом, чтобы быть электрически отделенным от такого контакта 12.
фазы
Обращаясь к примеру согласно фиг. 2, приведение в действие подвижного контакта 11 блока 10 автоматического выключения электрической фазы 2а с перемещением этого контакта из разомкнутого положения в замкнутое положение обеспечивает протекание тока I между первой и второй частями 100, 101 электрической цепи 102 через электрически подключенные друг к другу подвижный и неподвижный контакты 11, 12.
фазы
Приведение в действие подвижного контакта 11 с перемещением его из замкнутого положения в разомкнутое положение обеспечивает прерывание такого тока I посредством электрического разделения между подвижным и неподвижным контактами 11, 12. Такое приведение в действие может быть вызвано ручным вмешательством оператора или автоматически (посредством исполнительных механизмов) при появлении электрического повреждения, например перегрузки или короткого замыкания.
В примерном варианте осуществления, согласно фиг. 3-9, блок 10 автоматического выключения содержит баллон 15, определяющий внутреннюю уплотненную среду, где может происходить электрическое соединение/разделение между подвижным и неподвижным контактами 11, 12. Внутреннее пространство баллона 15 предпочтительно находится в условиях вакуума; в альтернативном варианте, такое внутреннее пространство может быть наполнено изолирующим газом.
Соответственно, камера 93 автоматического выключателя определена так, чтобы заключать в себе баллон 15 соответствующего блока 10 автоматического выключения. В верхнем конце изолирующих тел 92a, 92b и 92c выполнено сквозное отверстие 95, обеспечивая свободное прохождение электрического вывода 3 в соответствующую камеру 93 автоматического выключателя.
Электрический вывод 3 соединен с блоком 10 автоматического выключения, заключенным в камере 93 автоматического выключателя (в частности, он соединен с неподвижным контактом 12, входя в баллон 15) и выполнен с возможностью электрического соединения блока 10 автоматического выключения с соответствующим участком 100 электрической цепи 102.
Переключающее устройство 1 содержит приводящие в действие средства (изображенные схематически и обозначенные ссылочной позицией 200 на фиг. 2), которые оперативно соединены с подвижным контактом 11 каждого блока 10 автоматического выключения самого переключающего устройства 1 и выполнены с возможностью приводить этот контакт в действие.
Например, приводящие в действие средства 200 содержат кинематическую цепь (обозначенную в целом ссылочной позицией 201) и приводное средство 203, оперативно соединенные друг с другом. Кинематическая цепь 201 оперативно соединена с подвижным контактом 11 каждого блока 10 автоматического выключения, заключенного в соответствующей камере 93 автоматического выключателя и выполненного с возможностью приводиться в действие приводным средством 203, вызывая приведение в действие подвижных контактов 11 с перемещением их между разомкнутым и замкнутым положениями.
В примерном варианте осуществления, согласно фиг. 2-3 и 6, приводное средство 203 представляет собой приводной вал 203, который может вращаться вокруг оси 204 вращения и который оперативно соединен (с помощью обычных средств 205 соединения) с кинематической цепью 201. Кинематическая цепь 201, в свою очередь, оперативно соединена с подвижным контактом 11 каждого блока 10 автоматического выключения и выполнена с возможностью вызывать приведение этого контакта в действие при вращении приводного вала 203 вокруг оси 204 вращения.
Изолирующая оболочка 51 переключающего устройства 1 содержит центральный участок 90, определяющий внутреннюю основную камеру 91, заключающую, по меньшей мере, участок приводящих в действие средств 200, причем основные изолирующие тела 92a, 92b и 92c выступают из такого центрального участка 90 вдоль соответствующих продольных осей 500a, 500b и 500c.
В примерном варианте осуществления согласно фиг. 3-4 и 6-8, во внутренней основной камере 91 заключена кинематическая цепь 201, причем доступ к каждой камере 93 автоматического выключателя возможен из основной камеры 91, так что кинематическая цепь 201 может оперативно взаимодействовать со связанными с ней подвижными контактами 11 блоков 10 автоматического выключения.
На центральном участке 90 изолирующей оболочки 51 выполнен проем 59 для доступа; переключающее устройство 1 содержит крышку 400, которая оперативно соединена с центральным участком 90, чтобы покрывать проем 59 для доступа, и которая выполнена с возможностью покрывать и поддерживать приводной вал 203 таким образом, что он может вращаться вокруг оси 204. Проем 59 для доступа обеспечивает свободный доступ средств 205 соединения в основную камеру 91, чтобы оперативно соединять приводной вал 203 и кинематическую цепь 201. Крышка 400 предпочтительно выполнена из металлического материала, чтобы лучше поддерживать приводной вал 203 и выдерживать силы, создаваемые во время вращения самого приводного вала 203.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, изолирующая оболочка 51 преимущественно изготовлена цельной, т.е. центральный участок 90, основное изолирующее тело 92а (со связанными с ним изолирующими ребрами 41a, 41b), основное изолирующее тело 92b (со связанными с ним изолирующими ребрами 42a, 42b) и основное изолирующее тело 92c (со связанными с ним изолирующими ребрами 43a, 43b) - все они выполнены в процессе изготовления как единое целое.
В примерном варианте осуществления согласно фиг. 3-9 центральный участок 90 изолирующей оболочки 51 содержит: участок 53 основания; первую переднюю стенку 96 и вторую переднюю стенку 97, которые выступают в поперечном направлении из двух противоположных концов участка 53 основания таким образом, чтобы обращаться друг к другу; первую и вторую параллельные боковые стенки 98 и 99, которые выступают в поперечном направлении из участка 53 основания таким образом, что связывают в поперечном направлении первую и вторую передние стенки 96 и 97; и верхнюю стенку 25, связывающую в поперечном направлении первую и вторую боковые стенки 98 и 99 (и первую и вторую обращенные друг к другу передние стенки 96 и 97).
Участок 53 основания соединен с соответствующим фланцевым участком 54 металлической оболочки 52, а проем 59 для доступа выполнен в первой передней стенке 96, причем крышка 400 крепится к такой стенке 96, таким образом, чтобы покрывать такой проем 59 для доступа и поддерживать приводной вал 203. Основные изолирующие тела 92a, 92b и 92c выступают из верхней стенки 25 вдоль своих соответствующих продольных осей 500a, 500b и 500c.
В преимущественном варианте, центральный участок 90 дополнительно содержит: по меньшей мере, один опорный лепесток 110, соединяющий первую боковую поверхность 98 с участком 53 основания; и, по меньшей мере, один опорный лепесток 111, соединяющий вторую боковую стенку 99 с участком 53 основания. Такие опорные лепестки 110, 111 выполнены с возможностью усиления всей конструкции изолирующей оболочки 51.
В примерном варианте осуществления, согласно фиг. 3, упомянутый, по меньшей мере, один опорный лепесток 110 содержит:
опорный лепесток 110a, лежащий в плоскости 450, содержащей продольную ось 500a;
опорный лепесток 110b, лежащий в плоскости 451, содержащей продольную ось 500b;
опорный лепесток 110c, лежащий в плоскости 452, содержащей продольную ось 500c;
опорный лепесток 100d, размещенный между опорными лепестками 110a и 110b; и
опорный лепесток 100e, размещенный между опорными лепестками 100b и 110с.
Упомянутый, по меньшей мере, один опорный лепесток 111 содержит:
опорный лепесток, выровненный с опорным лепестком 110a (т.е., лежащий в той же плоскости 450 опорного лепестка 110a);
опорный лепесток, выровненный с опорным лепестком 110b (т.е., лежащий в той же плоскости 451 опорного лепестка 110b);
опорный лепесток, выровненный с опорным лепестком 110c (т.е., лежащий в той же плоскости 452 опорного лепестка 110c);
опорный лепесток, выровненный с опорным лепестком 110d (т.е., лежащий в той же плоскости опорного лепестка 100d); и
опорный лепесток, выровненный с опорным лепестком 110e (т.е., лежащий в той же плоскости опорного лепестка 110e).
В соответствии с примерным вариантом осуществления, согласно фиг. 2-9, каждая из электрических фаз 2a, 2b и 2c переключающего устройства 1 содержит дополнительный переключающий блок 20, связанный с переключающим блоком 10, раскрытым в вышеизложенном описании. Такой переключающий блок 20 содержит, по меньшей мере, один подвижный контакт 21 который во время работы самого переключающего блока 20 можно приводить в действие, подключать к соответствующему неподвижному контакту 22 и отключать от него.
Электрический вывод 4 соединен с каждым переключающим блоком 20 и выполнен с возможностью электрического соединения переключающего блока 20 с соответствующим участком 101 электрической цепи 102. Переключающий блок 20 каждой из электрических фаз 2a, 2b, 2c также заключен в пределы корпуса 50.
В примерном варианте осуществления, согласно фиг. 2-9, переключающий блок 20 представляет собой разъединительный блок 20, причем его подвижный контакт 21 можно приводить в действие во время работы самого разъединительного блока 20, между положением соединения, в котором он подключен к соответствующему неподвижному контакту 22 и соединен с ним, и, по меньшей мере, одним разомкнутым положением, в котором он разнесен от неподвижного контакта 22, так чтобы быть отсоединенным от такого контакта 12.
Переключающее устройство 1 содержит приводящие в действие средства (изображенные схематически и обозначенные ссылочной позицией 300 на фиг. 2), оперативно соединенные с подвижным контактом 21 каждого разъединительного блока 20 и выполненные с возможностью приводить этот контакт в действие. Предпочтительно, по меньшей мере, участок приводящих в действие средств 300 заключен в корпусе 50.
Обращаясь к фиг. 2, соединение между подвижным и неподвижным контактами 21, 22 выполнено с возможностью выполнения электрического соединения между первой и второй частями 100, 101 электрической цепи 102. Приведение подвижного контакта 21 в действие с перемещением из положения соединения в положение разъединения вызывает физическое разделение между первой и второй частями 100, 101 (чтобы прервать электрическое соединение между ними).
Предпочтительно, разъединительный блок 20 и блок 10 автоматического выключения каждой фазы 2a, 2b, 2c предпочтительно соединены последовательно между первой и второй частями 100, 101 электрической цепи 102.
В частности, в примерном варианте осуществления согласно фиг. 2 подвижный контакт 11 электрически соединен с неподвижным контактом 22, так чтобы выполнять последовательное соединение между связанными блоком 10 автоматического выключения и разъединительным блоком 20; в альтернативном варианте, такое соединение можно выполнить путем соединения неподвижного контакта 12 блока 10 автоматического выключения с одним из подвижного и неподвижного контактов 21 и 22 связанного с ним разъединительного блока 20.
фазы
Обращаясь к примеру, согласно фиг. 2, при нормальных рабочих условиях переключающего устройства 1 ток I протекает между первой и второй частями 100, 101 по пути тока, выполненному посредством электрически подключенных друг к другу подвижного и неподвижного контактов 11, 12 блока 10 автоматического выключения и посредством соединенных подвижного и неподвижного контактов 21, 22 разъединительного блока 20.
фазы
После того как подвижный контакт 11 блока 10 автоматического выключения перемещен из замкнутого в разомкнутое положение для прерывания тока I, подвижный контакт 21 разъединительного блока 20 также можно переместить из положения соединения в положение разъединения, чтобы обеспечить дальнейшее физическое прерывание в электрическом соединении между первой и второй частями 100, 101.
В соответствии с предпочтительным, но не ограничительным вариантом осуществления, разъединительный блок 20 преимущественно выполнен с возможностью воплощения также функциональных возможностей заземляющих средств 30, т.е., разъединительный блок 20 выполнен таким образом, что он, во время его работы, может соединять связанную с ним часть 101 электрической цепи 102 с электрической «землей».
В соответствии с примерным вариантом осуществления, согласно фиг. 2-9, разъединительный блок 20 содержит заземляющий контакт 23, т.е. контакт 23, электрически соединенный с «землей», а подвижный контакт 21 такого разъединительного блока 20 можно приводить в действие, перемещая между положением соединения и:
первым положением разъединения, в котором подвижный контакт 21 отсоединен от соответствующего неподвижного контакта 22 и заземляющего контакта 23;
вторым положением разъединения или положением заземления, в котором подвижный контакт 21 отсоединен от соответствующего неподвижного контакта 22 и соединен с заземляющим контактом 23.
Когда подвижный контакт 21 находится в положении заземления, связанная с ним часть 101 электрической цепи 102 электрически соединена с заземляющим контактом 23 посредством электрического соединения, обеспечиваемого подвижным контактом 21 и электрическим выводом 4.
Металлическая оболочка 52 корпуса 50 предпочтительно заземлена, т.е. она соединена с электрической «землей» для осуществления отделения посредством заземленного металла между первой и второй частями 100, 101 электрической цепи 102. В таком случае, заземляющий контакт 23 предпочтительно соединен с металлической оболочкой 52; например, заземляющий контакт 23 может быть смонтирован на соответствующем участке металлической оболочки 52 (как изображено в возможном варианте осуществления, согласно фиг. 5).
В соответствии с примерным вариантом осуществления, согласно фиг. 3-9, металлическая оболочка 52 выполнена с возможностью: поддерживать подвижный контакт 21 и заключать в себе заземляющий контакт 23 каждого разъединительного блока 20, а также заключать в себе приводящие в действие средства 300.
В частности, приводящие в действие средства 300, согласно изображенному примерному варианту осуществления, содержат приводной вал 301. Приводной вал 301 оперативно соединен с каждым подвижным контактом 21 с помощью обычных средств соединения таким образом, что вращение приводного вала 301 вокруг оси 302 вызывает приведение в действие каждого подвижного контакта 21 между положением соединения, первым положением разъединения и положением заземления.
Металлическая оболочка 52 содержит, по меньшей мере: стенку 71 основания; переднюю стенку 72 и заднюю стенку 73, выступающие в поперечном направлении из двух противоположных концов стенки 71 основания; первую и вторую параллельные боковые стенки 74, 75, выступающие в поперечном направлении из стенки 71 основания, соединяя переднюю и заднюю стенки 72, 73. Верхние концы передней и задней стенок 72, 73 и боковых стенок 74, 75 сконфигурированы с возможностью определять габаритный фланцевый верхний край (обозначенный в целом ссылочной позицией 76), который соединен с фланцевым участком 54 (который, в свою очередь соединен с изолирующей оболочкой 51).
Концы приводного вала 301 оперативно соединены с передней стенкой 72 и задней стенкой 73 металлической оболочки 52 таким образом, что приводной вал 301 выполнен с возможностью вращаться вокруг оси 302 вращения.
Приводной вал 301 расположен внутри металлической оболочки 52 между подвижными контактами 21 и второй боковой стенкой 75. Заземляющие контакты 23 прикреплены к первой боковой стенке 74, причем каждый из них выровнен в направлении движения соответствующего контакта 21. Металлическая оболочка 52 соединена с электрической «землей» вместе с прикрепленными к ней заземляющими контактами 23.
Данное изобретение также относится к электрическому блоку 1000 или распределительному устройству 1000, содержащему, по меньшей мере, одно электрическое устройство 1 в соответствии с настоящим изобретением.
В примерном варианте осуществления, согласно фиг. 9, распределительное устройство 1000 содержит кожух 1001, внутри которого установлено переключающее устройство 1, соответствующее предыдущему описанию. Такое переключающее устройство 1 находится между верхним отделением 1002 или отделением 1002 распределения мощности, содержащим шины распределения мощности, и нижним отделением 1003 или отделением 1003 нагрузки, содержащим кабели или соединения нагрузки, связанные с одной или несколькими электрическими нагрузками, передающими мощность от распределительных шин.
В частности, изолирующая оболочка 51 корпуса 50 находится в отделении 1002 распределения мощности, так что электрический вывод 3, связанный с каждым блоком 10 автоматического выключения, можно соединить с соответствующей распределительной шиной. Металлическая оболочка 52 корпуса 50 находится в нагрузочном отделении 1003, так что электрический вывод 4, связанный с каждым разъединительным блоком 20, может быть соединен с соответствующим кабелем или соединителем нагрузки.
Таким образом, корпус 50 (в частности, заземленная металлическая оболочка 52) предоставляет разделение посредством заземленного металла между распределительным отделением 1002 и отделением 1003 нагрузки.
На практике замечено, как электрическое устройство 1 в соответствии с данным изобретением обеспечивает достижение поставленной задачи с получением некоторых преимуществ над другими известными техническими решениями.
фазы
фазы
В частности, достигается большее, по отношению к известному техническому решению, такому, как решение, изображенное на фиг. 1, минимальное расстояние D в воздухе между изоляторами 800- 801, 801-802, размещенными бок о бок. Имея большее минимальное расстояние D в воздухе, электростатическое напряжение между изоляторами 800-801, 801-802 (а значит, и между связанными соседними электрическими фазами 2a-2b, 2b-2c) уменьшено по отношению к известным решениям.
Кроме того, предложенное переключающее устройство 1 выполняет, по меньшей мере, функции прерывания тока между частями 100, 101 связанной электрической цепи 102 (с помощью блоков 10 автоматического выключения) и функции разъединения между такими частями 100, 101 (с помощью разъединительных блоков 20). Само переключающее устройство 1 предпочтительно выполняет также функции заземления на одной из частей 100, 101 связанной электрической цепи 102, а именно на той части, которая связана с одной или несколькими электрическими нагрузками.
Встраивая больше функциональных возможностей в одном устройстве, можно радикально уменьшить все пространство, занимаемое кожухом 1001 соответствующего электрического блока, такого как распределительное устройство 1000.
Упомянутый один или более блоков 10 автоматического выключения (выполняющих функции прерывания) и упомянутый один или более разъединительных блоков 20 (выполняющих функции разъединения) - заключены в одном-единственном корпусе 50, имеющем компактную и одновременно прочную конструкцию.
В частности, выгодно определять корпус 50 путем соединения изолирующей оболочки 51 и металлической оболочки 52 (осуществления разделения посредством заземленного металла).
Изолирующая оболочка 51 позволяет воплотить экономичные и компактные размеры всего корпуса 50. Поскольку такие размеры получают при изготовлении ее из изолирующего материала, появляется возможность уменьшить электрическое расстояние оболочки по отношению к частям, находящимся под током (т.е., частям, находящимся под напряжением) в распределительном устройстве 1000, таким, как шины в распределительном отделении 1002, тем самым дополнительно уменьшая нерациональные затраты пространства в кожухе 1001 распределительного устройства 1000.
Компактной изолирующая оболочка 51 сконфигурирована с возможностью заключать в себе блоки 10 автоматического выключения (и, по меньшей мере, связанной кинематической цепи 201) в соответствии с практически осуществимым и экономичным решением. За счет изготовления изолирующей оболочки 51 цельной, такие преимущества можно дополнительно увеличить.
В частности, блоки 10 автоматического выключения заключены в соответствующих камерах 93 автоматических выключателей, определенных посредством выровненных основных изолирующих тел 92a-92c. Раскрытая конфигурация изолирующих ребер 41a-43a, 42a-42c и 43a-43c обеспечивает уменьшение электростатического напряжения между основными изолирующими телами 92a-92b и 92b-92c, а значит и между блоками 10 автоматического выключения, заключенными в камеры 93 автоматических выключателей таких основных изолирующих тел 92a-92c.
Металлическая оболочка 52, соединенная с «землей», воплощает размеры всего корпуса 50, которые гарантируют соблюдение уместных стандартов (например, требуемое разделение посредством заземленного металла между распределительным отделением 1002 и отделением 1003 нагрузки распределительного устройства 100), даже если между распределительными шинами распределительного отделения 1002 и нагрузочным отделением размещено всего одно многофункциональное и очень компактное устройство, такое как переключающее устройство 1, и даже если изолирующая оболочка 51 такого устройства 1 находится очень близко к распределительным шинам. Более того, все части/компоненты можно заменить другими, техническими эквивалентными элементами; на практике типы материалов и размеры могут быть любыми, соответствующими потребностями и состоянию уровня техники.