Вставной элемент для устройства защиты электрооборудования и устройство защиты электрооборудования с таким вставным элементом

Изобретение относится к области защиты электрооборудования, а более конкретно касается соединения вставного элемента (картриджа), содержащего активный защитный компонент, с электрической цепью. Технический результат заключается в устранении или ограничении явлений разрывов вставного элемента, возникающих при прохождении через цепь токов высокой интенсивности. Достигается тем, что второй несущий участок расположен в направлении, поперечном к направлению ввода, между первой конечной точкой и первым несущим участком. Благодаря конструкции по изобретению электрический ток, текущий через участок цепи, расположенный в основании, и проходящий через активный компонент при посредстве соединительных элементов, индуцирует между вставным элементом и основанием магнитные поля, вызывающие их взаимное притяжение. Следовательно, возникает притяжение вставного элемента к основанию. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области защиты электрооборудования, а более конкретно касается соединения вставного элемента (картриджа), содержащего активный защитный компонент, с электрической цепью.

Уровень техники

Активным компонентом устройства молниезащиты может быть варистор или искровой разрядник. Варисторы, или переменные резисторы изготавливают из оксида цинка, которому в результате спекания придают форму керамического блока. Блок варистора имеет нелинейную вольтамперную характеристику: в случае превышения определенного порогового напряжения импеданс варистора падает, что позволяет обеспечить отвод тока, вызвавшего перенапряжение. По возвращении напряжения к нормальному уровню импеданс варистора снова приобретает значение, соответствующее режиму ожидания.

В свою очередь, искровой разрядник состоит из двух электродов, расположенных один напротив другого в какой-либо среде (воздухе или конкретном газе). При превышении текущим напряжением определенного значения между электродами возникает электрическая дуга, что позволяет устранить перенапряжение.

В составе устройства молниезащиты искровой разрядник или варистор часто бывают установлены во вставном элементе (картридже), также содержащем два соединительных элемента, электрически соединенные с защищаемым электрооборудованием.

При прохождении через электрическую цепь токов чрезвычайно высокой интенсивности происходит генерирование электромагнитных сил, которые могут вызвать разрыв (разрушение) вставного элемента. В соответствии с известными решениями для сопротивления силам, вызывающим разрыв вставного элемента, используется механическое усиление соединения между вставным элементом и электрооборудованием. Такие меры уменьшают, но не устраняют опасность разрыва. Кроме того, механическое усиление соединений между вставным элементом и электрической цепью является дорогостоящим и приводит к увеличению времени, необходимого для замены вставного элемента.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в устранении всех или части из вышеуказанных недостатков.

Для решения поставленной задачи в соответствии с изобретением предлагается вставной элемент для устройства защиты электрооборудования, предназначенный для установки на основание, причем вставной элемент для устройства защиты содержит

- активный защитный компонент, содержащий первый вывод и второй вывод;

- первый соединительный элемент, образующий первый участок электрической цепи, электрически соединенный с первым выводом, и второй соединительный элемент, образующий второй участок электрической цепи, электрически соединенный со вторым выводом, причем первый участок электрической цепи выполнен с возможностью электрического соединения с основанием посредством первого несущего участка, а второй участок электрической цепи выполнен с возможностью электрического соединения с основанием посредством второго несущего участка,

при этом первый соединительный элемент и второй соединительный элемент выполнены с возможностью обеспечения соединения вставного элемента устройства защиты с основанием в направлении ввода, а

между первым несущим участком и вторым несущим участком предусмотрен зазор, определенный в направлении, поперечном к направлению ввода,

отличающийся тем, что первый участок электрической цепи содержит первую конечную точку, определенную в направлении, поперечном к направлению ввода, а второй участок электрической цепи содержит вторую конечную точку, определенную в направлении, поперечном к направлению ввода, причем между первой конечной точкой и второй конечной точкой предусмотрен зазор, определенный в направлении, поперечном к направлению ввода, превышающий зазор между первым несущим участком и вторым несущим участком, определенный в направлении, поперечном к направлению ввода,

тем, что первый несущий участок расположен в направлении, поперечном к направлению ввода, между вторым несущим участком и второй конечной точкой,

и тем, что второй несущий участок расположен в направлении, поперечном к направлению ввода, между первой конечной точкой и первым несущим участком. Благодаря конструкции по изобретению электрический ток, текущий через участок цепи, расположенный в основании, и проходящий через активный компонент при посредстве соединительных элементов, индуцирует между вставным элементом и основанием магнитные поля, вызывающие их взаимное притяжение. Это обеспечивает устранение или ограничение явлений разрыва вставного элемента, возникающих при прохождении через цепь токов высокой интенсивности; напротив, возникает притяжение вставного элемента к основанию. Таким образом, потребность в механическом усилении соединений между вставным элементом и основанием отпадает.

В соответствии с конструкцией вставного элемента по изобретению под направлением, поперечным к направлению ввода, понимается направление, ориентированное под углом, составляющим от 45° до 90° к направлению ввода.

Направление, поперечное к направлению ввода, предпочтительно представляет собой направление, ориентированное под углом, составляющим от 60° до 90° к направлению ввода.

Направление, поперечное к направлению ввода, предпочтительно представляет собой направление, ориентированное под углом, составляющим от 80° до 90° к направлению ввода.

Направление, поперечное к направлению ввода, предпочтительно представляет собой направление, ориентированное перпендикулярно направлению ввода.

Вставной элемент по изобретению может обладать следующими дополнительными характеристиками:

- первый сегмент первого соединительного элемента, расположенный между первой конечной точкой и вторым несущим участком, и второй сегмент второго соединительного элемента, расположенный между первым несущим участком и второй конечной точкой, ориентированы в направлениях, поперечных к направлению ввода, причем под поперечным направлением понимают направление, ориентированное под углом, составляющим от 45° до 90°;

- первый сегмент и второй сегмент предпочтительно ориентированы под углом, составляющим от 60° до 90° к направлению ввода;

- первый сегмент и второй сегмент предпочтительно ориентированы под углом, составляющим от 80° до 90° к направлению ввода;

- первый сегмент и второй сегмент предпочтительно ориентированы перпендикулярно направлению ввода;

- первый несущий участок и второй несущий участок ориентированы под углом, составляющим от 0° до 45° к направлению ввода;

- первый несущий участок и второй несущий участок предпочтительно ориентированы под углом, составляющим от 0° до 30° к направлению ввода;

- первый несущий участок и второй несущий участок предпочтительно ориентированы под углом, составляющим от 0° до 10° к направлению ввода;

- первый несущий участок и второй несущий участок предпочтительно ориентированы параллельно направлению ввода;

- несущие участки могут представлять собой, например, штекеры;

- первый соединительный элемент пересекает второй соединительный элемент в зоне пересечения, в которой первый соединительный элемент расположен в плоскости, сдвинутой относительно плоскости, в которой расположен второй соединительный элемент;

- зона пересечения расположена в направлении, поперечном к направлению ввода, между первым несущим участком и вторым несущим участком;

- несущие участки могут представлять собой, например, штекеры;

- активный защитный элемент выбран из группы, включающей искровой разрядник и варистор.

В соответствии с настоящим изобретением также предлагается устройство защиты электрооборудования, содержащее вставной элемент для устройства защиты по любым из вышеуказанных характеристик, и основание, содержащее первую часть электрической цепи и вторую часть электрической цепи, причем вставной элемент для устройства защиты выполнен с возможностью электрического соединения с первой частью электрической цепи посредством первого электрического контакта и со второй частью электрической цепи посредством второго электрического контакта.

В соответствии с одним из аспектов устройства защиты электрооборудования по изобретению первая и вторая части электрической цепи основания выполнены с возможностью прохождения через них электрического тока в определенном направлении.

Устройство защиты электрооборудования по изобретению может обладать следующими дополнительными характеристиками:

- первый участок электрической цепи электрически соединен со вторым электрическим контактом посредством первого несущего участка, а второй участок электрической цепи электрически соединен с первым электрическим контактом посредством второго несущего участка;

- первый сегмент первого соединительного элемента проходит напротив первой части, а второй сегмент второго соединительного элемента проходит напротив второй части;

- первая часть и вторая часть ориентированы в направлении, поперечном к направлению ввода вставного элемента, причем под поперечным направлением понимают направление, ориентированное под углом, составляющим от 45° до 90°;

- первый участок и второй участок предпочтительно ориентированы под углом, составляющим от 60° до 90° к направлению ввода;

- первый участок и второй участок предпочтительно ориентированы под углом, составляющим от 80° до 90° к направлению ввода;

- первая часть и вторая часть предпочтительно ориентированы перпендикулярно направлению ввода;

- первый электрический контакт содержит первый упругий контактный элемент, а второй электрический контакт содержит второй упругий контактный элемент, причем первый несущий участок выполнен с возможностью прилегания ко второму упругому контактному элементу, а второй несущий участок выполнен с возможностью прилегания к первому упругому контактному элементу;

- вставной элемент для устройства защиты выполнен с возможностью соединения с основанием с возможностью удаления;

- расстояние между первым и вторым сегментами первого и второго соединительных элементов и первой и второй частью основания является переменным.

Краткое описание чертежей

Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут ясны из нижеследующего описания и рассмотрения прилагаемых чертежей.

- На фиг. 1 представлено устройство защиты электрооборудования.

- На фиг. 2 представлен активный защитный компонент, на котором предусмотрены два соединительных элемента.

- На фиг. 3 представлен активный защитный компонент, на котором предусмотрены два соединительных элемента, электрически соединенных с основанием.

Одинаковые или аналогичные ссылочные номера на всех чертежах обозначают одинаковые или аналогичные элементы или наборы элементов.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 представлено устройство защиты электрооборудования от высокого перенапряжения, например, вызванного молнией. Устройство защиты содержит основание 15, с которым соединен с возможностью удаления вставной элемент 2 защитного устройства, также называемый вставным элементом или картриджем 2.

Элементы, установленные во вставном элементе 2, представлены на фиг. 2. Вставной элемент 2 содержит активный компонент, в данном случае представляющий собой варистор 1, первый соединительный элемент 7, образующий первый участок электрической цепи, и второй соединительный элемент 9, образующий второй участок электрической цепи. Активный компонент также может представлять собой, например, искровой разрядник. Варистор 1 содержит два вывода 3, 5, с которыми соединены участки электрической цепи соединительных элементов 7, 9. Соединительный элемент 7 одним концом соединен с варистором 1 через вывод 3. На другом конце соединительный элемент 7 содержит несущий участок, в данном случае представляющий собой штекер 11, предназначенный для вхождения в контакт с основанием 15. Соединительный элемент 9 одним концом соединен с варистором 1 через вывод 5. На другом конце соединительный элемент 9 содержит несущий участок, в данном случае представляющий собой штекер 13, предназначенный для вхождения в контакт с основанием 15. Первый участок электрической цепи содержит первую конечную точку 8, а второй участок электрической цепи содержит вторую конечную точку 10.

Основание 15 представлено на фиг. 3. Основание 15 содержит первую часть 19 и вторую часть 21. Первая часть 19 содержит электрический контакт 23, а вторая часть 21 содержит электрический контакт 25.

Вставной элемент 2 может быть установлен на основании 15 с возможностью удаления. Действительно, штекеры 11 и 13 выполнены с возможностью электрического соединения с электрическими контактами 23 и 25 частей 19 и 21 основания 15.

Каждый из электрических контактов 23, 25 содержит упругий контактный элемент 24, 26 для обеспечения электрического соединения между электрическими контактами 23, 25 и штекерами 11, 13. Кроме того, такие упругие контактные элементы 24, 26 облегчают установку вставного элемента 2 на основании 15 и его удаление.

Вставной элемент устанавливают на основание в направлении 20 ввода, по существу, параллельном штекерам 11, 13.

Между электрическими контактами 23 и 25 в направлении 30, поперечном к направлению 20 ввода, предусмотрен зазор, который меньше, чем зазор между конечными точками 8 и 10 участков электрической цепи соединительных элементов 7, 9.

Штекер 11 соединительного элемента 7 расположен в направлении 30, поперечном к направлению 20 ввода, между штекером 13 и конечной точкой 10. Штекер 11 электрически соединен с электрическим контактом 23 части 19. Штекер 13 соединительного элемента 9 расположен в направлении 30, поперечном к направлению 20 ввода, между конечной точкой 8 и штекером 11. Штекер 13 электрически соединен с электрическим контактом 25 части 21. Соединительные элементы 7 и 9 пересекаются в зоне 27 пересечения. В зоне 27 пересечения соединительные элементы 7, 9 имеют сдвиг по оси z. Выводы 3 и 5 активного компонента 1 расположены с, по существу, таким же сдвигом один относительно другого по оси z.

Первый сегмент 29 соединительного элемента 7, расположенный между конечной точкой 8 и штекером 13, проходит напротив части 19 основания 15. Сегмент 29 ориентирован в направлении, по существу поперечном направлению 20 ввода.

Сегмент 31 соединительного элемента 9, расположенный между штекером 11 и конечной точкой 10, проходит напротив части 21 основания 15. Сегмент 31 ориентирован в направлении, по существу, поперечном направлению 20 ввода.

Таким образом, в случае значительного роста напряжения на вставном элементе ток может протекать через варистор 1. Направление течения тока показано стрелками 33. Ток высокой интенсивности протекает через первую часть 19 основания 15, проходит через электрический контакт 23 и достигает вставного элемента через штекер 13. Ток протекает через участок электрической цепи соединительного элемента 9, проходит через варистор 1, а затем протекает через участок электрической цепи соединительного элемента 7 до штекера 11. После этого ток проходит через электрический контакт 25 и попадает в часть 21 основания 15. Протекание тока приводит к индуцированию магнитных полей, с одной стороны, в частях 19, 21, а с другой стороны, в участках 29, 31 соединительных элементов 7, 9. Такие магнитные поля вызывают притяжение, направленное в направлении 20 ввода, с одной стороны, между участком 29 соединительного элемента 7 и частью 19 основания 15, а с другой стороны, между участком 31 соединительного элемента 9 и частью 21 основания 15.

При прохождении тока высокой интенсивности отталкивают друг друга, с одной стороны, штекер 13 и электрический контакт 23, а с другой стороны, штекер 11 и электрический контакт 25. Упругие контактные элементы 24, 26 позволяют обеспечить сохранение электрического контакта между основанием 15 и вставным элементом 2 даже в случае прохождения тока высокой интенсивности.

Таким образом, обеспечено устранение или ограничение явлений разрыва, вызываемых циркуляцией тока между участками 29, 31 соединительных элементов и частями 19, 21 основания 15 в противоположных направлениях.

Разумеется, настоящее изобретение не ограничено описанным и проиллюстрированным вариантом его осуществления, представленным в качестве примера, не накладывающего каких-либо ограничений. Например, расстояние между соединительными элементами 7, 9 и частями 19, 21 основания 15 может быть изменено для обеспечения более или менее сильного притяжения между вставным элементом 2 и основанием 15 в случае перенапряжения.

1. Вставной элемент для устройства защиты электрооборудования, предназначенный для установки на основание (15), содержащий:

- активный защитный компонент (1), содержащий первый вывод (3) и второй вывод (5);

- первый соединительный элемент (7), образующий первый участок электрической цепи, электрически соединенный с первым выводом (3), и второй соединительный элемент (9), образующий второй участок электрической цепи, электрически соединенный со вторым выводом (5), причем первый участок электрической цепи выполнен с возможностью электрического соединения с основанием (15) посредством первого несущего участка (11), а второй участок электрической цепи выполнен с возможностью электрического соединения с основанием (15) посредством второго несущего участка (13),

при этом первый соединительный элемент (7) и второй соединительный элемент (9) выполнены с возможностью обеспечения соединения вставного элемента (2) устройства защиты с основанием (15) в направлении (20) ввода, а

между первым несущим участком (11) и вторым несущим участком (13) предусмотрен зазор, определенный в направлении (30), поперечном к направлению (20) ввода,

отличающийся тем, что первый участок электрической цепи содержит первую конечную точку (8), определенную в направлении (30), поперечном к направлению (20) ввода, а второй участок электрической цепи содержит вторую конечную точку (10), определенную в направлении (30), поперечном к направлению (20) ввода, причем между первой конечной точкой (8) и второй конечной точкой (10) предусмотрен зазор, определенный в направлении (30), поперечном к направлению (20) ввода, превышающий зазор между первым несущим участком (11) и вторым несущим участком (13), определенный в направлении (30), поперечном к направлению (20) ввода,

тем, что первый несущий участок (11) расположен в направлении (30), поперечном к направлению (20) ввода, между вторым несущим участком (13) и второй конечной точкой (10),

и тем, что второй несущий участок (13) расположен в направлении (30), поперечном к направлению (20) ввода, между первой конечной точкой (8) и первым несущим участком (11).

2. Вставной элемент по п. 1, отличающийся тем, что первый сегмент (29) первого соединительного элемента (7), расположенный между первой конечной точкой (8) и вторым несущим участком (13), и второй сегмент (31) второго соединительного элемента (9), расположенный между первым несущим участком (11) и второй конечной точкой (10), ориентированы в направлениях, поперечных к направлению (20) ввода.

3. Вставной элемент по п. 1, отличающийся тем, что первый несущий участок (11) и второй несущий участок (13) ориентированы под углом, составляющим от 0 до 45° к направлению (20) ввода.

4. Вставной элемент по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первый соединительный элемент (7) пересекает второй соединительный элемент (9) в зоне (27) пересечения, в которой первый соединительный элемент (7) расположен в плоскости, сдвинутой относительно плоскости, в которой расположен второй соединительный элемент (9).

5. Вставной элемент по п. 4, отличающийся тем, что зона (27) пересечения расположена в направлении (30), поперечном к направлению (20) ввода, между первым несущим участком (11) и вторым несущим участком (13).

6. Устройство защиты электрооборудования, содержащее вставной элемент (2) для устройства защиты по любому из предшествующих пунктов и основание (15), содержащее первую часть (19) электрической цепи и вторую часть (21) электрической цепи, причем вставной элемент (2) для устройства защиты выполнен с возможностью электрического соединения с первой частью (19) электрической цепи посредством первого электрического контакта (23) и со второй частью (21) электрической цепи посредством второго электрического контакта (25).

7. Устройство защиты по п. 6, отличающееся тем, что первый участок (7) электрической цепи электрически соединен со вторым электрическим контактом (25) посредством первого несущего участка (11), а второй участок (9) электрической цепи электрически соединен с первым электрическим контактом (23) посредством второго несущего участка (13).

8. Устройство защиты по п. 6, отличающееся тем, что первый сегмент (29) первого соединительного элемента (5) проходит напротив первой части (19), а второй сегмент (31) второго соединительного элемента (9) проходит напротив второй части (21).

9. Устройство защиты по п. 6, отличающееся тем, что первая часть (19) и вторая часть (21) ориентированы в направлении, поперечном к направлению (20) ввода вставного элемента (2).

10. Устройство защиты по п. 6, отличающееся тем, что первый электрический контакт (23) содержит первый упругий контактный элемент (24), а второй электрический контакт (25) содержит второй упругий контактный элемент (26), причем первый несущий участок (11) выполнен с возможностью прилегания ко второму упругому контактному элементу (26), а второй несущий участок (13) выполнен с возможностью прилегания к первому упругому контактному элементу (24).

11. Устройство защиты по любому из пп. 6-10, отличающееся тем, что вставной элемент (2) для устройства защиты выполнен с возможностью соединения с основанием (15) с возможностью удаления.