Элемент соединителя распределительного устройства и соответствующие узел и распределительное устройство, содержащие такой элемент соединителя
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для установки на распределительном устройстве, содержащем автоматический выключатель выкатного или выдвижного типа. Технический результат состоит в повышении эффективности и при упрощении конструкции и установки. Элемент (1) соединителя для распределительного устройства (2) содержит электропроводящий корпус (3), проходящий вдоль продольной оси (Х). Первая часть (17) предназначена для электрического соединения с подвижным электрическим соединителем (5а) и имеет первое сечение (С1). Вторая часть (18) проходит от упомянутой первой части (17) до установочного конца (12) электропроводящего корпуса (3). Вторая часть (18) имеет второе сечение (С2), которое больше, чем первое сечение (С1) для выполнения функции теплорассеивающей части. Электропроводящий корпус выполнен со сквозным отверстием (20), проходящим параллельно упомянутой продольной оси (Х) через первую и вторую части (17, 18), и предназначен для размещения крепежного элемента (21), тем самым позволяя непосредственно прикреплять электропроводящий корпус (3) через упомянутый установочный конец (12) к электрическому трансформатору (10) распределительного устройства (2). 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.
Настоящее изобретение относится к элементу соединителя для распределительного устройства и к соответствующим узлу и распределительному устройству, содержащим такой элемент соединителя. В частности, элемент соединителя предназначен для установки на распределительном устройстве, содержащем автоматический выключатель выкатного или выдвижного типа.
Элемент соединителя, в частности, предназначен для использования в области среднего напряжения, при этом в контексте настоящей заявки термин «среднее напряжение» относится к областям применения в диапазоне от 1 кВ до нескольких десятков кВ, например 30 кВ.
Известен неподвижный электрический соединитель, который устанавливается в фиксированном положении в распределительном устройстве и который взаимодействует с подвижным электрическим соединителем, предусмотренном в автоматическом выключателе. Автоматический выключатель опирается на токоприемник, который может перемещаться из извлеченного положения относительно корпуса распределительного устройства, в котором подвижный электрический контакт отсоединен от неподвижного электрического контакта, во вставленное положение в корпусе распределительного устройства, в котором подвижный электрический контакт соединен с неподвижным электрическим контактом.
Неподвижный электрический контакт содержит вытянутый цилиндрический корпус, который является сплошным и имеет первый диаметр, величина которого по существу постоянна вдоль продольной оси самого цилиндрического корпуса.
У вытянутого цилиндрического корпуса имеются свободный конец и установочный конец. На свободном конце предусмотрена электрическая соединительная часть, предполагающая окружение ее подвижным электрическим контактом для установления электрического соединения в цепи. На установочном конце предусмотрена установочная фланцевая часть, которая имеет форму, позволяющую закреплять неподвижный электрический контакт на опорной стенке распределительного устройства, причем опорная стенка является нетокопроводящей.
Установочный конец содержит фланцевую часть, выступающую из вытянутого цилиндрического корпуса перпендикулярно к продольной оси. Фланцевая часть имеет второй диаметр, который больше вышеуказанного первого диаметра.
На стороне, обращенной к свободному концу вытянутого цилиндрического корпуса, у фланцевой части имеется кольцевая сторона, которая предполагает прикрепление ее к опорной стенке. В опорной стенке имеется сквозное отверстие, позволяющее вставлять вытянутый цилиндрический корпус, но имеющее размеры, которые меньше, чем размеры фланцевой части, для предотвращения прохождения последнего сквозь него.
Фланцевая часть накладывается на опорную стенку посредством обращения и прикрепления кольцевой стороны к первой поверхности опорной стенки, при этом вытянутый цилиндрический корпус выступает на второй поверхности опорной стенки, которая является противоположной стороной по отношению к первой поверхности.
На кольцевой стороне предусмотрены сквозные отверстия, которые распределены по окружности и предназначены для приема соответствующих крепежных винтов, которые ввинчиваются в опорную стенку.
Фланцевая часть имеет электрическую соединительную поверхность, которая расположена напротив кольцевой стороны. Электрическая соединительная поверхность выполнена с возможностью соединения с шиной, соединенной, в свою очередь, с трансформатором для подачи вторичного электропитания. Питание проходит от неподвижного электрического соединителя к трансформатору по шине.
Недостаток известного описанного выше неподвижного электрического соединителя состоит в том, что во время функционирования он имеет склонность к перегреву и, следовательно, требует дополнительных компонентов, в частности, соответствующих тепловыделяющих элементов, которые должны надлежащим образом располагаться поблизости и соприкасаться с вытянутым цилиндрическим корпусом с целью обеспечения тепловыделения. Другой недостаток состоит в том, что неподвижный электрический соединитель в совокупности с тепловыделяющими элементами образуют узел, который является конструктивно сложным, трудным в размещении в распределительном устройстве и дорогим в изготовлении. Кроме того, габаритные размеры являются довольно значительными, что нежелательно.
Другой недостаток известного неподвижного электрического соединителя состоит в том, что создается высокое сопротивление электрического контакта на стыкуемых поверхностях в зоне сопряжения между фланцевой частью и шиной и в другой зоне сопряжения между шиной и трансформатором. Столь высокое сопротивление электрического контакта предполагает сильный нагрев электрического соединителя и находящихся поблизости деталей распределительного устройства, которые могут быть повреждены или даже могут загореться.
Высокое сопротивление электрического контакта, кроме того, приводит к плохой эффективности и, следовательно, к потере мощности, что экономически неприемлемо.
Целью изобретения является улучшение электрических соединителей для распределительных устройств.
Другой целью изобретения является создание элемента соединителя, который является конструктивно упрощенным и простым в установке в распределительном устройстве.
Другой целью изобретения является создание элемента соединителя, который способен эффективно предотвращать перегрев, при этом также обеспечивая надежность и безопасность, и который обеспечивает оптимальную электропроводность, тем самым, значительно улучшая электрические характеристики.
Еще одной целью изобретения является создание элемента соединителя, который обеспечивает уменьшение габаритных размеров распределительного устройства.
В соответствии с изобретением, предлагается элемент соединителя по п.1 формулы изобретения.
Другие характеристики и преимущества изобретения станут более понятными из описания и прилагаемой формулы изобретения.
Изобретение может быть лучше понято и реализовано с учетом прилагаемых чертежей, иллюстрирующих вариант его осуществления на неограничительном примере, на которых:
фиг.1 представляет собой схематическое перспективное изображение элемента соединителя в соответствии с изобретением;
фиг.2 представляет собой вид сзади элемента соединителя, изображенного на фиг.1;
фиг.3 представляет собой продольный разрез элемента соединителя вдоль плоскости III-III на фиг.2;
на фиг.4 показана часть распределительного устройства, содержащая элементы соединителя в соответствии с изобретением в конфигурации размыкания, в которой элементы соединителя отсоединены от соответствующих подвижных электрических соединителей;
фиг.5 представляет собой местный разрез распределительного устройства в конфигурации размыкания, изображенной на фиг.4;
фиг.6 представляет собой увеличенное изображение части фиг.5, на которой лучше показан элемент соединителя в соответствии с изобретением;
на фиг.7 показана часть распределительного устройства в конфигурации замыкания, в которой элементы соединителей соединены с соответствующими подвижными электрическими соединителями;
фиг.8 представляет собой местный разрез распределительного устройства в конфигурации замыкания, изображенной на фиг.7;
фиг.9 представляет собой увеличенное изображение части фиг.8, на которой лучше показан элемент соединителя в конфигурации замыкания;
на фиг.10 показан изоляционный блок, входящий в распределительное устройство, для размещения электрических соединителей.
На прилагаемых чертежах изображен элемент 1 соединителя, который, в частности, предназначен для использования в области среднего напряжения, т.е. для применений в диапазоне от 1 кВ до нескольких десятков кВ, например 30 кВ. В частности, элемент 1 соединителя предназначен для установки в панелях среднего напряжения, обозначаемых также как распределительные щиты или распределительные устройства, либо в ином электрооборудовании среднего напряжения. В нижеследующем описании неограничительным образом рассматривается распределительное устройство 2, содержащее множество элементов 1 соединителя, например, три элемента 1 соединителя, т.е. число, равное фазам линии электропитания, в которой установлено распределительное устройство 2.
Распределительное устройство 2 содержит автоматический выключатель 6, например, выкатного типа, который размещен в корпусе 50 распределительного устройства. Корпус 4 распределительного устройства содержит неподвижную опорную раму 51 и имеет переднюю часть 52, доступную оператору, и заднюю часть 53.
Автоматический выключатель 6 опирается на токоприемник 60, который может скользить по направлению S к задней части 53 и от нее. На автоматическом выключателе 6 предусмотрены подвижные соединители 5, в частности нижние подвижные соединители 5а и верхние подвижные соединители 5b. Каждый нижний подвижный соединитель 5а выполнен с возможностью взаимодействия с соответствующим элементом 1 соединителя в соответствии с изобретением, который закреплен непосредственно на электрическом трансформаторе 10, например трансформаторе тока, как подробнее описывается ниже. Каждый верхний подвижный соединитель 5b выполнен с возможностью взаимодействия с соответствующим верхним неподвижным соединителем 7, с которым соединено первичное распределение электропитания, по соответствующей шине 8 для прохождения электропитания в распределительном устройстве 2.
Элементы 1 соединителя, верхние неподвижные соединители 7 и подвижные соединители 5 проходят параллельно направлению S. Подвижные соединители 5 выступают на задней стороне 19 автоматического выключателя 6 по направлению к задней части 53 распределительного устройства 2, в то время как элементы 1 соединителя и верхние неподвижные соединители 7 выступают таким образом, что они обращены к задней стороне 19 автоматического выключателя 6. В частности, подвижные соединители 5 проходят таким образом, что располагаются соосно с нижними подвижными соединителями 5а.
Автоматический выключатель 6 с помощью токоприемника 8 может перемещаться из извлеченного положения Е, показанного на фиг.4, 5 и 6, в котором элементы 1 соединителя отсоединены от нижних подвижных соединителей 5а, во вставленное положение I, показанное на фиг.7, 8 и 9, в котором элементы 1 соединителя соединены с нижними подвижными соединителями 5а.
Токоприемник 60 соединен с червячным винтом, которым можно управлять с помощью рукоятки или любого подходящего инструмента, который может соединяться с концом 16 червячного винта. Путем вращения червячного винта с помощью рукоятки токоприемник 60 может перемещаться по отношению к корпусу 50 распределительного устройства из вставленного положения I в извлеченное положение Е, и/или наоборот.
Ниже приведено более подробное описание элемента 1 соединителя в соответствии с изобретением.
Элемент 1 соединителя содержит электропроводящий корпус 3, имеющий вытянутую форму и проходящий вдоль продольной оси Х на общую длину LT. Элемент 1 соединителя имеет форму стержневого элемента.
Электропроводящий корпус 3 полностью выполнен из материала с высокой электропроводимостью. Электропроводящий корпус 3, в частности, выполнен из электролитической меди, например электролитической меди.
Электропроводящий корпус 3 ограничен первым концом 4, который предназначен для взаимодействия с соответствующим нижним подвижным электрическим соединителем 5а автоматического выключателя 6, и вторым концом, или установочным концом, 12, который выполнен с возможностью прямого наложения на установочную часть 13 трансформатора 10.
В частности, установочный конец 12 содержит плоскую установочную поверхность 14, предназначенную для прикрепления к опорной поверхности 15 упомянутой установочной части 13 для прямого соединения с трансформатором 10. Плоская установочная поверхность 14, в частности, по существу ортогональна продольной оси (Х).
Электропроводящий корпус 3 содержит первую часть 17, проходящую от первого конца 4, и вторую часть 18, проходящую от первой части 17 до установочного конца 12.
Первая часть 17 и вторая часть 18 соосны друг с другом.
В первой части 17 образована соединительная часть 9, которая специально выполнена в форме, обеспечивающей охват коническим концом 11 нижнего подвижного соединителя 5а. Первая часть 17 имеет снаружи соединительную поверхность 30, в которую упирается конический конец 11, а вторая часть 18 имеет снаружи теплорассеивающую поверхность 31, которая обеспечивает возможность передачи в окружающую среду любого тепла, возникающего в элементе 1 соединителя, тем самым, предотвращая перегрев последнего. Соединительная поверхность 30 и теплорассеивающая поверхность 31 имеют, в частности, цилиндрическую форму.
Теплорассеивающая поверхность 31 имеет большую площадь, которая обеспечивает высокий теплообмен с окружающей средой. Хотя теплорассеивающая поверхность 31 имеет большую площадь, ее объем, тем не менее, относительно мал, и габаритные размеры элемента 1 соединителя заметно уменьшены по сравнению с известными электрическими соединителями, требующими соответствующих дополнительных и определенных теплорассеивающих элементов, которые должны соединяться с ними для предотвращения перегрева. Следовательно, элемент 1 соединителя в соответствии с изобретением имеет также более упрощенную конструкцию по сравнению с известными электрическими соединителями, оснащенными надлежащими теплорассеивающими элементами.
За счет элемента 1 соединителя габаритные размеры распределительного устройства 2 уменьшены по сравнению с известным уровнем техники.
Первая часть 17 имеет первое сечение С1 и проходит параллельно продольной оси Х на первую длину L1.
Вторая часть 18 имеет второе сечение С2 и проходит параллельно продольной оси Х на вторую длину L2. В частности, но не ограничительным образом, вторая длина L2 больше, чем первая длина L1.
Второе сечение С2 имеет величину площади, которая больше, чем величина площади первого сечения С1.
Первая часть 17 и вторая часть 18 имеют, соответственно, первый наружный поперечный размер и второй наружный поперечный размер, измеряемые в поперечном направлении по отношению к продольной оси Х, причем второй наружный поперечный размер больше, чем первый наружный поперечный размер.
Первая часть 17 и вторая часть 18 имеют, в частности, цилиндрическую форму и имеют, соответственно, первый наружный диаметр D1 и второй наружный диаметр D2, причем второй наружный диаметр D2 больше, чем первый наружный диаметр D1.
В электропроводящем корпусе 3 выполнено сквозное отверстие 20. Сквозное отверстие 20 проходит параллельно продольной оси Х, в частности, вдоль продольной оси Х, поперек первой части 17 и второй части 18. Поэтому первая часть 17 и вторая часть 18 являются полыми.
Сквозное отверстие 20 предназначено для размещения крепежного элемента 21, такого как винт 21 с резьбой, для крепления элемента 1 соединителя непосредственно к трансформатору 10. В установочной части 13 трансформатора 10 выполнено резьбовое отверстие 28 (изображенное на фиг.6 и 9) для прочного соединения с крепежным элементом 21.
Сквозное отверстие 20 включает в себя первую зону размещения 22, выполненную в первой части 17, и вторую зону размещения 23, расположенную во второй части 18. Первая зона размещения 22 и вторая зона размещения 23, в частности, соосны одна с другой и имеют цилиндрическую форму. Первая зона размещения 22 имеет третью длину L3, измеряемую параллельно продольной оси Х, которая, не ограничительным образом, меньше, чем первая длина L1.
Первая зона размещения 22 шире, чем вторая зона размещения 23. В частности, первая зона размещения 22 имеет первый внутренний диаметр D3, который больше, чем второй внутренний диаметр D4 второй зоны размещения 23.
Первая зона размещения 22 имеет форму, обеспечивающую прием головки 24 крепежного элемента 21, а вторая зона размещения 23 имеет форму, обеспечивающую прием шпильки 25 головки 24, как показано на фиг.6.
Выполненный таким образом элемент 1 соединителя очень легко может устанавливаться на распределительном устройстве 2 посредством лишь одного крепежного элемента 21. Благодаря тому, что элемент 1 соединителя может быть закреплен непосредственно на трансформаторе 10 без каких-либо дополнительных и промежуточных соединительных элементов, таких как шина, габаритные размеры распределительного устройства 2 остаются небольшими. Кроме того, такое прямое соединение элемента 1 соединителя с трансформатором 10 позволяет сократить зоны перехода между определенными проводящими частями и, тем самым, значительно снижает общее сопротивление электрического контакта. Это предпочтительно приводит к значительно пониженному нагреву элемента соединителя, оптимальной электропроводности и, следовательно, экономии электроэнергии.
Первая часть 17 и вторая часть 18 являются полыми и образованы, соответственно, первой кольцевой стенкой 26 и второй кольцевой стенкой 27, что лучше видно на фиг.3. Первая кольцевая стенка 26 и вторая кольцевая стенка 27 имеют, соответственно, первую толщину Т1 и вторую толщину Т2, причем вторая толщина Т2 больше, чем первая толщина Т1. Благодаря такой геометрической конфигурации первая часть 17 и вторая часть 18 могут отводить и рассеивать любое тепло, которое может создаваться за счет электрического тока, протекающего через элемент 1 соединителя и через подвижный соединитель 5а. В частности, вторая часть 18 благодаря своей второй толщине Т2 и своей теплорассеивающей поверхности 31 выполняет функцию теплорассеивающего элемента, обеспечивающего высокий теплообмен с окружающей средой.
На свободном конце 4 первой части 17 образована скругленная кромка 29, обеспечивающая соединение элемента 1 соединителя с подвижным электрическим соединителем 5а.
Соединительная поверхность 30 и теплорассеивающая поверхность 31 соединяются зоной скругления 32, ближайшей к первой части 17, и скошенной кромкой 33, ближайшей ко второй части 18.
Элемент 1 соединителя, либо множество элементов 1 соединителя, в совокупности с трансформатором 10 образуют узел 70, который имеет значительно уменьшенные размеры по сравнению с известным уровнем техники, на котором шины, необходимые для соединения известных соединителей с трансформатором, предполагают большие габаритные размеры.
Как показано на фиг.4-9, распределительное устройство 2 включает в себя первый блок размещения 80 для размещения элементов 1 соединителя и второй блок размещения 81 для размещения верхних неподвижных соединителей 7 в неподвижном положении. На фиг.10 лучше изображен второй блок размещения 81, который аналогичен первому блоку размещения 80. Первый блок размещения 80 и второй блок размещения 81 выполнены из электроизоляционного материала, такого как пластмасса.
Первый блок размещения 80 и второй блок размещения 81 прикреплены к неподвижной опорной раме 51 с помощью подходящих крепежных винтов.
Первый блок размещения 80 и аналогичным образом второй блок размещения 81 выполнены в форме, которая обеспечивает уменьшение расстояний, отделяющих элементы 1 соединителя друг от друга, в то же время, предотвращая перегрев окружающих зон и, тем самым, способствуя снижению габаритных размеров распределительного устройства 2.
Элемент 1 соединителя в соответствии с описанным выше изобретением позволяет достичь заданных целей создания элемента соединителя, который является конструктивно упрощенным, простым в установке в распределительном устройстве и способным эффективно предотвращать перегрев. Элемент 1 соединителя надежен, безопасен и может обеспечивать оптимальную электропроводность и, следовательно, значительное улучшение электрических характеристик, а также обеспечивает уменьшение габаритных размеров распределительного устройства.
1. Элемент (1) соединителя для распределительного устройства (2), отличающийся тем, что он содержит электропроводящий корпус (3), проходящий вдоль продольной оси (Х) и снабженный первой частью (17), предназначенной для электрического соединения с подвижным электрическим соединителем (5а) и имеющей первое сечение (С1), и второй частью (18), проходящей от упомянутой первой части (17) до установочного конца (12) упомянутого электропроводящего корпуса (3), причем упомянутая вторая часть (18) имеет второе сечение (С2), которое больше, чем упомянутое первое сечение (С1) для выполнения функции теплорассеивающей части, при этом упомянутый электропроводящий корпус дополнительно содержит сквозное отверстие (20), которое проходит параллельно упомянутой продольной оси (Х) через упомянутую первую часть (17) и упомянутую вторую часть (18), и предназначен для размещения крепежного элемента (21), тем самым позволяя непосредственно прикреплять упомянутый электропроводящий корпус (3), через упомянутый установочный конец (12), к электрическому трансформатору (10) упомянутого распределительного устройства (2).
2. Элемент соединителя по п.1, в котором упомянутая первая часть (17) и упомянутая вторая часть (18) имеют, соответственно, первый поперечный размер (D1) и второй поперечный размер (D2), измеряемые в поперечном направлении по отношению к упомянутой продольной оси (Х), причем упомянутый второй поперечный размер (D2) больше, чем упомянутый первый поперечный размер (D1).
3. Элемент соединителя по п.1 или 2, в котором первая толщина (Т1) упомянутой первой части (17) меньше, чем вторая толщина (Т2) упомянутой второй части (18).
4. Элемент соединителя по п.1, в котором упомянутая первая часть (17) имеет первый продольный размер (L1), который меньше, чем второй продольный размер (L2) упомянутой второй части (18).
5. Элемент соединителя по п.1, в котором упомянутая первая часть (17) и упомянутая вторая часть (18) соосны друг с другом.
6. Элемент соединителя по п.1, в котором упомянутое сквозное отверстие (20) определяется первой зоной размещения (22), выполненной в упомянутой первой части (17), и второй зоной размещения (23), расположенной в упомянутой второй части (18), при этом упомянутая первая зона размещения (22) имеет первый внутренний размер (D3), который больше, чем второй внутренний размер (D4) упомянутой второй части (18), причем упомянутый первый внутренний размер (D3) и упомянутый второй внутренний размер (D4) измеряются перпендикулярно к упомянутой продольной оси (Х).
7. Элемент соединителя по п.1, в котором упомянутая первая часть (17) имеет первую внешнюю поверхность (30) для электрического соединения с упомянутым подвижным электрическим соединителем (5а), а упомянутая вторая часть (18) имеет вторую внешнюю поверхность (31), предназначенную для рассеивания любого тепла, возникающего в результате прохождении электрического тока.
8. Элемент соединителя по п.7, в котором упомянутая первая внешняя поверхность (30) и упомянутая вторая внешняя поверхность (31) имеют цилиндрическую форму.
9. Элемент соединителя по п.1, в котором упомянутый установочный конец (12) содержит плоскую установочную поверхность (14), предназначенную для прикрепления к опорной поверхности (15) упомянутого трансформатора (10), причем упомянутая плоская установочная поверхность (14) по существу ортогональна упомянутой продольной оси (Х).
10. Элемент соединителя по п.1, в котором упомянутая первая часть (17) имеет свободный конец (4), на котором образована скругленная кромка (29), которая имеет форму, обеспечивающую соединение упомянутого элемента (1) соединителя с упомянутым подвижным электрическим соединителем (5а), а упомянутая вторая часть (18) имеет скошенную кромку (33) напротив упомянутого установочного конца (12), причем зона скругления (32) соединяет упомянутую первую часть (17) с упомянутой второй частью (18).
11. Узел, отличающийся тем, что он содержит электрический трансформатор (10) и элемент (1) соединителя по п.1, причем упомянутый элемент (1) соединителя непосредственно прикрепляется к установочной части (13) упомянутого электрического трансформатора (10) с помощью крепежного элемента (21).
12. Распределительное устройство (2), отличающееся тем, что оно содержит элемент (1) соединителя по п.1.
13. Распределительное устройство (2), содержащее узел по п.11.
14. Распределительное устройство (2) по п.12 или 13, дополнительно содержащее блок размещения (80) для размещения упомянутого элемента (1) соединителя, причем упомянутый блок размещения (80) выполнен из электроизоляционного материала.
15. Распределительное устройство (2) по п.12, дополнительно содержащее скользящий автоматический выключатель (6), к которому прикреплен упомянутый подвижный электрический соединитель (5а), при этом упомянутый автоматический выключатель (6) может перемещаться, вдоль направления (S), по существу параллельного упомянутой продольной оси (Х), из извлеченного положения (Е), в котором упомянутый подвижный электрический соединитель (5а) отсоединен от упомянутого элемента (1) соединителя, во вставленное положение (I), в котором упомянутый подвижный электрический соединитель (5а) соединен с упомянутым элементом (1) соединителя.
