Устройство для коммутационных испытаний электрического аппарата

 

Сущность изобретения: элементы из термоплавкого материала располагают перпендикулярно направлению выхлопа из электрического аппарата. По степени расплавления элементов судят о тепловой энергии выхлопа. Плавящиеся элементы могут иметь как одинаковую, так и разную площадь сечения. В последнем случае они располагаются группами 4 ил. г е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з H 01 Н 49/00, 69/01

ГОСУДАРСТВЕН(ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

;„.уйй НИ ЯЮЭ Ющ г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4678570/07 (22) 17.04.89 (46) 23.07.92. бюл; М 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения и Всесоюзный научноисследовательский институт противопожарной обороны (72) А.С.Кобозев, А.М.Панасенко, В.А,Гостищева, В.Н.Веревкин, В.Н.Сашин и B.М.Уткин (56) ГОСТ 17703-72 Аппараты электрические коммутационные. Основные понятия (термины и определения).— M.: 1972, с. 19, ГОСТ 2933-83 Аппараты электрические низковольтные. Методы испытаний, с. 22.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для коммутационных испытаний электрических аппаратов.

Характерной особенностью низковольтных электрических аппаратов (автоматических выключателей, контакторов и других) является появление выхлопа ионизированного нагретого газа, сопутствующего дуговому разряду при размыкании контактов в процессе коммутирования цепи электрического тока. Нагретый ионизированный газ при горении дуги на контактах выбрасывается за пределы защитной оболочки аппарата или за пределы дугогасительного устройства аппарата, не имеющего подобной оболочки, образуя опасную зону выхлопа (03B) электрического аппарата.

5U 1749940 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АППАРАТА (57) Сущность изобретения: элементы из термоплавкого материала располагают перпендикулярно направлению выхлопа из электрического аппарата. По степени расплавления элементов судят о тепловой энергии выхлопа. Плавящиеся элементы могут иметь как одинаковую, так и разную пло- ., . щадь сечения. В последнем случае они.,> располагаются группами 4 ил.

Ф eaak

Иониэированный газ ОЗВ обладает повышенной электропроводностью, в результате чего возможны пробой изоляционных промежутков и протекание тока между от- . О ключаемыми полюсами аппарата и попада- 4Ъь ющими в зону выхлопа проводами, (.) шинопроводами или металлическими оболочками электрооборудования. Появляется опасность, связанная с переходом электрического потенциала ионизированной зоны выхлопа ОЗВ на непредусмотренные для . этого элементы оборудования, связанная с повреждением объектов, расноложенных в объеме ионизированного газа ОЗВ, электрическим током через зону выхлопа, Другой опасный фактор выхлопа коммутационного электрического аппарата заключается в том, что выбрасываемый газ

1749940 нагрет до высокой температуры и способен что между элементами из термоплавкого мав зоне выхлопа пламени сообщать горючим териала и поверхностью металлической . материалам тепловой импульс, достаточ- пластины, а также между элементами из ный для их воспламенения. Поэтому при термоплавкого материала обеспечено рас- испытании электрических аппаратов возни- 5 стояние 4-10 мм, причем устройство снабкает необходимость в определении и конт- жено узлом натяжения элементов иэ роле эажйгающего воздействйя теплового термоплавкого материала. импульса пламени опасной зоны выхлопа С целью сокращения объема испытаний вблизи или на ее границах, в пределах кдто- при контроле зажигающего воздействия рых возможны еще пробой изоляционных 10 теплового импульса пламени в,опасной зопромежутков и протекание электрического . не выхлопа плавящиеся элементы могут тока. быть расположены в рамке из диэлектричеИэвестно стандартизированное устрой- ского материала группами, включающими ство, которое является и наиболее близким одинаковые комплекты плавящихся элеменпо технической сущности к предлагаемому 15 тов из одинакового материала, но с различявляется устройство, выполненное в виде ной площадью поперечного сечения, пластины из стального листа толщиной Устройство осуществляет контроль как

3 + 0,25 мм с отверстиями дйаметром электробезопасности, так и пожаробезо7 + 0,25 мм и расстоянием между центрами пасности испытуемых аппаратов. отверстий 10 "= 0,5 мм. Пластины размеща- 20 На фиг.1 изображен общий вид предлают с тех сторон электрического аппарата, raeMoro устройства в сборке; на фиг.2 — мегде возможен выхлоп ионизированного га- таллическая пластина с отверстиями и эа, Передвигая пластины, определяют рас- электросхемой соединения ее с нейтрайльстояниеотаппарата, при котором не может ной точкой источника питания; на фиг.3— произойти электрического замыкания токо- 25 рамка с плавящимися элементами (нитями); проводящих частей устройства. Устройство на фиг.4 — общий вид предлагаемого устройчереэ плавкий предохранитель соединено с ства в сборке в пространственном положенейтральной точкой источника питания. нии по отношению к испытуемому аппарату.

Подобное устройство, надежно опреде-. Устройство содержит металлическую ляющее границы опасного действия иони- 30 пластину 1 с отверстиями, выполненную с зированной зоны выхлопа, не может уголком для ее закрепления, соединенную определить другую опасную зону — зону вы- через плавкий предохранитель 2 с нейтральхлопа пламени, в которой может произойти ной точкой N источника питания. Стальная воспламенение горючих материалов. По- пластина 1 (см, фиг.1 и 2) служит для опрескольку ионизированные газы, выбрасывае- 35 деления границ ионизированной зоны вымые из электрического аппарата при хлопа. коммутировании им токов, особенно токов Плавящиеся элементы 3, выполненные короткого замыкания, имеют высокую тем- в виде нитей, закреплены с помощью зажипературу, то определение подобной зоны мов 4 на стойках 5, установленных на металвыхлопа пламени является важной задачей. 40 лической пластине 1. Каждый плавящийся

Целью изобретения является обеспече- элемент снабжен узлом 6 натяжения, наприние расширения эксплуатационных воз- мер пружиной. можностей за счет возможности контроля Плавящиеся элементы 3 могут быть усзажигающего воздействия теплового им- тановлены в рамке 7 (см, фиг.3) из диэлектпульса пламени в опасной зоне выхлопа 45 рического материала в зажимах 8 и электрического аппарата. натянуты узлом 6 натяжения. Плавящиеся

Поставленная цель достигается тем, что элементы могут быть расположены группав известном устройстве для коммутацион- ми, включающими одинаковые комплекты ных испытаний электрических аппаратов, нитей из одинакового материала, но с разсодержащем по крайней мере одну метал- 50 личной площадью поперечного сечения. лическую пластину с отверстиями, арисое- Рамка 7 может быть укреплена на мединенную через плавкий предохранитель к таллической пластине 1 (см. фиг.4) со сторонейтральной точке источника питания, ме- ны испытуемого аппарата 9 на стойках 10 из таллическая пластина со стороны, обращен- диэлектрического материала, Стрелкой на ной к испытуемому аппарату, снабжена 55 фиг,4 показано направление выхлопа иониэлементами из термоплавкого материала зированных газов и пламени из аппарата 9. преимущественного в аиде нитей диаметра- В качестве плавящихся элементов 3 исми 30 — 800 мкм, имеющими температуру пользуются мононити с известными теплоплавления 70-70(PC, расположенными так, физическими свойствами как диэлектрические, из органических материа1749940

10

20

50

55 допустимым лов(капрон, полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиамид, поликарбонаты и т.п.), так и неорганических (разные сорта стекла, металл ы).

Использование плавящегося элемента в виде мононити определенного сечения позволяет путем наблюдения за его состоянием (целостностью) осуществлять контроль зажигающего воздействия теплового импульса пламени выхлопа. Если при воздействии теплового импульса расплавилась нить диаметром dm и не расплавилась нить с большим диаметром dm+1, то мерой теплового импульса пламени может служить величина диаметра бт, где dm < бт .

В качестве плавящихся элементов могут быть применены не только круглые нити, но и полоски шириной, в 8-10 раз большей толщины, В этом случае мерой теплового импульса, пламени может быть толщина полоски dj, Плавящиеся элементы 3 должны быть расположены от металлической пластины 1 на расстоянии не менее 4 — 10 мм,,В этом случае на результаты испытаний не влияет охлаждение плавящихся элементов пластиной или отраженный от поверхности стальной пластины тепловой поток, Причем большее значение этого расстояния соответствует коммутационным аппаратам с большим расстоянием выброса. Так, например, для автоматических выключателей в пластмассовых корпусах это расстояние находится в пределах 4 — 5 мм, а для так называемых открытых выключателей, например, типа АВМ это расстояние 8-10 мм.

Такое же расстояние (4-10 мм) должно быть и между плавящимися элементами 3, так как в этом случае на их нагрев не будут влиять соседние плавящиеся элементы 3 (чем толще плавящиеся элементы, тем больше расстояние). Эти данные установлены опытным путем.

При использовании конструктивного варианта размещения плавящихся элементов 3 на съемной рамке 7 в некоторых случаях целесообразно использовать сменные рамки с различным материалом плавящихся элементов и их расположением.

Например, в тех случаях, когда от аппарата исходит равномерный тепловой поток, целесообразно в рамке 7 устанавливать плавящиеся элементы 3 с различной площадью поперечного сечения, Диаметры плавящихся элементов 3, в случае использования элементов в форме нитей, подбирают с шагом 100 мкм.

В тех же случаях, когда поток тепла от пламени неравномерен, целесообразно испытания проводить со сменными наборами плавящихся электродов (нитей) 3 в съемных рамках 7, Каждый набор при этом может соде,. кать плавящиеся элементы одинакового сечения, при этом возможно учесть изменение температуры потока выбрасываемых газов по длине стальной пластины 1 или съемной рамки 7.

Для повышения достоверности результатов линии, вдоль которых расположены плавящиеся элементы, должны быть нормальными к плоскости выхлопа ионизированного высокотемпературного газа и пламени из аппарата.

Площадь поперечного сечения плавящегося элемента выбирают такой, чтобы количество энергии теплового импульса, вызвавшей расплавление элемента, равнялось бы количеству тепловой энергии, необходимой для воспламенения материала из группы легковоспламеняющихся веществ.

Для нити из полиэтилена низкого давления диаметром 30 мкм тепловое поле, соответствующее расплавлению, соответствует тепловому полю, при котором происходит воспламенение наиболее чувствительното материала — хирургической ваты, А расплавление такого же плавящегося элемента при диаметре 800 мкм,соответствует границе воспламенения веществ, относящихся к легковоспламеняемым веществам (с минимальной энергией воспламенения).

Промежуточные диаметры соответствуют веществам, находящимся по энергии воспламенения l3 этих пределах.

Выбор температуры плавления материала плавящихся элементов 3 в пределах

70-700 С обусловлен обеспечением точности результата, которая зависит от соотношения максимальной температуры продуктов выхлопа и температуры плавления материала плавящегося элемента 3, Чем меньше отношение температуры плавления материала элемента плавления 3 к максимальной температуре продуктов выхлопа, тем меньше погрешность оценки теплового импульса пламени.

Ожидающаяся максимальная среднеобъемная температура продуктов выхлопа до 1500 С. Рассчеты показывают, что при температуре плавления плавящегося элемента 70 С погрешно "ть составляет до 107, а при температуре плавления 700 С погрешность не превышает 40 Д, что для подобн ых измерений может считаться

Устройство работает следующим образом.

Устройство располагают около испытуемого аппарата {сверху, сбоку и т,п,) так, 1749940 чтобы плавящиеся элементы 3 были расположены со стороны аппарата. Устройство устанавливают на определенном первоначальном расстоянии от аппарата и коммутируют заданный ток. При этом фиксируют наличие или отсутствие переброса электрической дуги на металлическую (стальную) пластину 1 и расплавление плавящихся элементов 3 определенного сечения, Двигая устройство и меняя этим расстояние до аппарата, определяют безопасные границы зоны выброса ионизированных газов по перебросу электрической дуги и зоны выхлопа пламени путем контроля целостности плавящихся элементов определенной площади с.ечения.

Для обеспечения надежной работы предлагаемого устройства оттягивающее приспособление узла натяжения 6 по поддержанию заданной силы натяжения плавящегося элемента 3 рекомендуется применять компенсационного типа (c использованием пружин и резины). Они позволяют исключить нештатный- обрыв плавящегося элемента 3 под действием газодинамической волны и при колебаниях длины плавящегося элемента 3 при термических воздействиях продуктов опасной зоны выхлопа.

Использование устройства при коммутационных испытаниях электрического аппарата позволяет определить тепловое (энергетическое) пространственное поле пламени выхлопа aowpyr аппарата. Это позволяет ус ановить характеристику зажигающего воздействия ОЗВ аппарата применительно к конкретному материалу, который может оказаться в той или иной точке в опасной зоне выхлопа на предмет . допустимости размещения его здесь по условиям воспламенимости.

При проведении коммутационных испытаний возможно одновременное использование нескольких устройств, размещаемых в пространстве вокруг испытуемого аппарата в разных плоскостях, с целью контроля опасной зоны выхлопа коммутационного электрического аппарата в различных направлениях и повышения при этом качества проводимых испытаний.

Формула изобретения

1. Устройство для коммутационных ис5 пытаний электрического аппарата, содержащее по крайней мере .одну токопроводящую пластину с отверстиями и плавкий предохранитель, соединяющий токопроводящую пластину с нейтральной точ10 кой устройства, причем токопроводящая пластина устанавливается перпендикулярно направлению выхлопа из электрического аппарата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных воз15 можностей за счет возможности контроля зажигающего воздействия теплового импульса пламени в опасной зоне выхлопа электрического аппарата, оно снабжено элементами из термоплавкого материала и

20 узлом натяжения указанных элементов. элементы расположены в плоскости, параллельной плоскости токопроводящей пластины, между электрическим аппаратом и токопроводящей пластиной, а расстояние

25 между указанными элементами, а также расстояние между элементами и токопроводящей пластиной выбираются из условия отсутствия теплового экранирования элементов, причем площадь поперечного сече30 ния элементов и температура плавления их материала выбираются в соответствии с диапазоном величины поверхностной плотности энергии теплового импульса выхлопа электрического аппарата, вызывающего

35 воспламенение группы легко воспламеняющихся веществ и разрыв плавящегося элемента из термоплавкого материала.

2. Устройство по п.1; от л и ч а ю ще ес я тем, что, с целью повышения точности

40 контроля, элементы из термоплавкого материала выбираются с одинаковой площадью поперечного сечения.

3. Устройство по п,1, отл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности

45 контроля, элементы из термоплавкого материала расположены группами, причем каждая из групп состоит из элементов с разной площадью сечения.

1749940

Составитель Д.Тарасов

Редактор Т.Иванова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Э,Лончакова

Заказ 2599 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и-открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патейт", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101