Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЦЕПИ И УЗЕЛ ЗАЩИТЫ ЦЕПИ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ В СЕБЯ УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЦЕПИ

[0001] Область техники

[0002] Изобретение относится к устройству защиты цепи и, более конкретно, к устройству защиты цепи с функцией защиты от перенапряжения промышленной частоты (частоты электропитания) и функцией защиты от выбросов напряжения. Изобретение также относится к узлу защиты цепи, включающему в себя устройство защиты цепи.

[0003] Предпосылки создания изобретения

[0004] В настоящее время на рынке имеется возрастающий спрос на устройства защиты цепи, которые учитывают как защиту от перенапряжения промышленной частоты, так и защиту от выбросов напряжения. В предшествующем уровне техники устройство защиты от перенапряжения промышленной частоты и устройство защиты от выбросов напряжения обычно реализуют в виде отдельных модулей. Например, для удовлетворения рыночного спроса, который требует как защиты от перенапряжения промышленной частоты, так и защиты от выбросов напряжения, различные производители собирают вместе автоматический микровыключатель, модуль защиты от выбросов напряжения и модуль защиты от перенапряжения промышленной частоты, все из которых выполнены в виде отдельного изделия. Этот способ сборки отдельных изделий может удовлетворять функциональным требованиям, но обычно требует много пространства и имеет высокую стоимость.

[0005] Таким образом, существует потребность в улучшенном устройстве защиты цепи и узле, который объединяет защиту от перенапряжения промышленной частоты и защиту от выбросов напряжения, что сберегает пространство и стоимость.

[0006] Сущность изобретения

[0007] Назначение изобретения состоит в обеспечении устройства защиты цепи и узла, которые удовлетворяют вышеуказанным требованиям, со встроенной защитой от перенапряжения промышленной частоты и защитой от выбросов напряжения.

[0008] Согласно аспекту настоящего изобретения, предоставлено устройство защиты цепи. Устройство защиты цепи содержит корпус, в котором предусмотрено следующее:

[0009] узел механизма, выполненный с возможностью отключать нагрузку и устройство токовой защиты от линии электроснабжения;

[0010] приводящий в действие при перенапряжении промышленной частоты узел, срабатывающий, приводя в действие узел механизма тогда, когда превышено напряжение промышленной частоты;

[0011] печатная плата, соединенная с линией электроснабжения и землей и выполненная с возможностью управлять приводящим в действие при перенапряжении промышленной частоты узлом для его срабатывания при превышении напряжения промышленной частоты и сброса выброса тока при возникновении выброса напряжения;

[0012] узел контактов, имеющий первое состояние и второе состояние, причем при нормальном рабочем напряжении узел контактов находится в первом состоянии, в котором он обеспечивает эффективную подачу электропитания на печатную плату, а когда напряжение промышленной частоты превышено и приводящий в действие при перенапряжении промышленной частоты узел срабатывает, приводя в действие узел механизма, узел контактов находится во втором состоянии;

[0013] отличающееся тем, что

[0014] в корпусе также предусмотрено средство защиты от выбросов напряжения, соединенное с печатной платой и выполняющее защиту от перенапряжения при условии выброса напряжения.

[0015] Предпочтительно, узел контактов включает в себя первый неподвижный (статический) контакт, второй неподвижный контакт, первый подвижный (перемещаемый) контакт и второй подвижный контакт, при этом первый неподвижный контакт и первый подвижный контакт замыкаются, обеспечивая эффективную подачу электропитания на печатную плату тогда, когда узел контактов находится в первом состоянии; при этом приводящий в действие при перенапряжении промышленной частоты узел приводит в действие второй подвижный контакт, замыкая со вторым неподвижным контактом для отключения печатной платы от соединительного вывода, когда узел контактов находится во втором состоянии.

[0016] Предпочтительно, средство защиты от выбросов напряжения содержит пьезорезистор с тепловым расцепителем, и пьезорезистор соединен последовательно с газоразрядной трубкой, соединенной с землей.

[0017] Предпочтительно, корпус представляет собой модуль, имеющий ширину 18 мм.

[0018] Предпочтительно, тепловой расцепитель выполнен как одно целое с пьезорезистором, и тепловой расцепитель представляет собой плавкий предохранитель или механизм теплового расцепления с приводом за счет силы упругости.

[0019] Предпочтительно, устройство защиты цепи также включает в себя устройство индикации срока службы средства защиты от выбросов напряжения.

[0020] Предпочтительно, устройство индикации срока службы представляет собой электронную индикаторную лампу, и когда узел контактов находится в первом состоянии, цепь возбуждения электронной индикаторной лампы приводится в действие так, что она включается, воспроизводя разные цвета в зависимости от различных состояний теплового расцепителя пьезорезистора.

[0021] Предпочтительно, устройство защиты цепи также включает в себя устройство индикации ошибки перенапряжения промышленной частоты.

[0022] Предпочтительно, устройство индикации ошибки перенапряжения промышленной частоты представляет собой механическое устройство индикации, и при этом устройство индикации ошибки перенапряжения промышленной частоты приводится в действие узлом механизма и воспроизводит цвет предупреждения, когда приводящий в действие при перенапряжении промышленной частоты узел срабатывает при превышении напряжения промышленной частоты, узел контактов находится во втором состоянии, и срабатывает узел механизма.

[0023] Предпочтительно, индикаторная лампа включает в себя первый светодиод и второй светодиод, которые соединены последовательно в противоположных направлениях параллельно тепловому расцепителю и пьезорезистору, и между первым светодиодом и вторым светодиодом и между тепловым расцепителем и пьезорезистором подключен мост, который ведет к концу пьезорезистора, противоположному тепловому расцепителю, через сопротивление, и тем самым, когда тепловой расцепитель находится в нормальном состоянии, первый светодиод излучает свет, а второй светодиод не включен, а когда тепловой расцепитель отключен, второй светодиод излучает свет, а первый светодиод не включен.

[0024] Согласно другому аспекту изобретения предоставлен узел защиты цепи, включающий в себя вышеописанное устройство защиты цепи и устройство отключения (прерыватель) линии электроснабжения, взаимодействующее с устройством защиты цепи.

[0025] Устройство защиты цепи и узел защиты цепи согласно изобретению одновременно реализуют защиту от выбросов напряжения и защиту от перенапряжения промышленной частоты линии электроснабжения и защиту от перенапряжения промышленной частоты ветви выброса напряжения, что значительно уменьшает повреждение функционального модуля от выбросов напряжения и повреждение вторичных нагрузок линии электроснабжения из-за перенапряжения промышленной частоты, а также эффективно защищает оборудование и обеспечивает безопасность персонала. В то же время линия электроснабжения защищена за счет объединения средства защиты от перенапряжения промышленной частоты и средства защиты от выбросов напряжения в изделии шириной 18 мм, что позволяет реализовать небольшой размер, низкую стоимость и хорошее применение для потребителя, реализовать электронную индикацию срока службы средства защиты от выбросов напряжения и индикацию состояния ошибки перенапряжения промышленной частоты и нормального режима работы и удовлетворить различные потребности потребителей.

[0026] Краткое описание чертежей

[0027] Фиг.1 представляет собой принципиальную схему цепи по варианту осуществления устройства защиты цепи согласно настоящему изобретению;

[0028] Фиг.2 представляет собой принципиальную схему цепи средства защиты от выбросов напряжения по варианту осуществления устройства защиты цепи согласно настоящему изобретению;

[0029] Фиг.3 представляет собой вид спереди варианта осуществления устройства защиты цепи согласно настоящему изобретению, чья боковая часть корпуса открыта;

[0030] Фиг.4 представляет собой вид спереди узла защиты цепи, включающего в себя устройство защиты цепи согласно настоящему изобретению;

[0031] Фиг.5 представляет собой схематичную блок-схему устройства защиты цепи, показанного на фиг.4.

[0032] Подробное описание

[0033] Варианты осуществления согласно настоящему изобретению будут описаны ниже со ссылкой на чертежи. Используемые в описании термины, указывающие направления, используются только для описания направлений, показанных на чертежах, и не используются для ограничения.

[0034] Фиг.1 представляет собой принципиальную схему цепи (электрических соединений) по варианту осуществления устройства защиты цепи согласно настоящему изобретению. Печатная плата 5 устройства защиты цепи показана пунктирной рамкой в правом нижнем углу фиг.1, и автоматический выключатель (прерыватель цепи) 15 показан пунктирной рамкой в верхнем левом углу. Средство 13 защиты от перенапряжения промышленной частоты подключено между линией L (указывает на линию фазы) и линией N (указывает на линию нейтрали) линии электроснабжения. Некоторые из компонентов реализованы на печатной плате 5, и срабатыванием средства 13 защиты от перенапряжения промышленной частоты управляет печатная плата 5. Средство 14 защиты от выбросов напряжения подключено между линиями L и N и PE линии электроснабжения, причем средство 14 защиты от выбросов напряжения реализовано на печатной плате 5. Можно видеть, что вариант осуществления устройства защиты цепи согласно настоящему изобретению объединяет схемы средства 13 защиты от перенапряжения промышленной частоты и средства 14 защиты от выбросов напряжения параллельно в своей системе цепей и объединяет их на одной и той же печатной плате, реализуя объединение двух функций защиты от перенапряжения. Вариант осуществления устройства защиты цепи согласно настоящему изобретению позволяет реализовывать отключение цепи нагрузки от линии электроснабжения в случае перегрузки или короткого замыкания средства защиты от перенапряжения промышленной частоты и/или средства защиты от выбросов напряжения путем взаимодействия с автоматическим выключателем 15, тем самым реализуя защиту цепи нагрузки и средства защиты от выбросов напряжения.

[0035] Кроме того, как можно видеть на фиг.1, благодаря присутствию средства 13 защиты от перенапряжения промышленной частоты, уменьшается эффект старения от перенапряжения промышленной частоты для пьезорезистора, который является основным компонентом защиты от выбросов напряжения, и увеличивается срок службы средства 14 защиты от выбросов напряжения.

[0036] Фиг.2 представляет собой принципиальную схему средства защиты от выбросов напряжения по варианту осуществления устройства защиты цепи согласно настоящему изобретению. Как можно видеть на фигуре, средство 14 защиты от выбросов напряжения включает в себя тепловой расцепитель 17 и пьезорезистор 16, которые соединены друг с другом последовательно и выполнены как одно целое. Группа соединенных теплового расцепителя 17 и пьезорезистора 16 подключена параллельно между линией L и линией N, и конец пьезорезистора 16, противоположный тепловому расцепителю 17, соединен последовательно с газоразрядной трубкой 10, которая, в свою очередь соединена с землей (заземлена) PE. Эта конфигурация может выдерживать большой мгновенный выброс тока при условии выброса напряжения и направлять большие мгновенные выбросы токов на землю. Пьезорезистор 16 представляет собой, например, металлооксидный пьезорезистор MOV, но настоящее изобретение не ограничивается этим. Можно использовать любые пьезорезисторы, которые могут выдержать требуемый большой мгновенный выброс тока. Тепловой расцепитель 17 представляет собой любой плавкий предохранитель или любой механизм теплового расцепления, приводимый в действие силой упругости, которые отвечают требованиям.

[0037] Следует отметить, что средство 14 защиты от выбросов напряжения согласно настоящему изобретению также снабжено индикаторными лампами, указывающими на повреждение или нормальное функционирование средства защиты от выбросов напряжения, которые представлены светодиодами 18 и 19 на фиг.2. Цепь возбуждения индикаторной лампой включается при нормальном напряжении. Когда тепловой расцепитель 17 работает в нормальном режиме, загорается светодиод 19, а когда тепловой расцепитель 17 отключен, загорается светодиод 18. Резисторы 20 и 21 являются сопротивлениями-делителями напряжения, соединенными последовательно со светодиодами 18 и 19, соответственно. Резистор 20 также может использоваться в качестве шунтирующего резистора пьезорезистора 16, который может шунтировать пьезорезистор 16 для защиты. Светодиоды 18 и 19 могут воспроизводить разные цвета с целью различения. Например, светодиод 18 является светодиодом красного свечения, а светодиод 19 является светодиодом зеленого свечения. Когда средство защиты от выбросов напряжения работает нормально, светодиод 19 загорается, воспроизводя зеленый цвет. Когда средство защиты от выбросов напряжения выходит из строя, светодиод 18 загорается, воспроизводя красный цвет. Светодиоды 18 и 19 обеспечены на печатной плате 5, и свет, излучаемый светодиодами 18 и 19, передается на внешнюю поверхность устройства защиты цепи через световодный стержень 6 (смотри фиг.3), который обеспечивает оптическую связь со светодиодами 18 и 19.

[0038] Фиг.3 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий вариант осуществления устройства защиты цепи согласно настоящему изобретению, чья боковая часть корпуса открыта. Из фигуры можно видеть, что устройство защиты цепи согласно настоящему изобретению включает в себя корпус и обеспеченные на корпусе соединительные выводы 7. Соединительные выводы 7 служат для подключения устройства защиты цепи к линии L фазы и линии N нейтрали линии электроснабжения и заземлению PE. Одна боковая часть корпуса открыта, и, таким образом, можно видеть, что внутри корпуса обеспечено следующее: узел 1 механизма, выполненный с возможностью приводить в действие прерыватель линии электроснабжения для отключения линии электроснабжения при условии перенапряжения, тем самым защищая цепь нагрузки; узел контактов, включающий в себя первый неподвижный контакт 2, второй неподвижный контакт 3, первый подвижный контакт 25 и второй подвижный контакт 26; рычаг-прерыватель 8 (рычаг размыкания) перенапряжения промышленной частоты, один конец которого подключен к выводу полюса L, а другой конец приводится в действие узлом 1 механизма, причем первый подвижный контакт 25 и второй подвижный контакт 26 обеспечены на конце рычага-прерывателя 8 перенапряжения промышленной частоты, приводимого в действие узлом 1 механизма; рычаг расцепления при перенапряжении промышленной частоты, выполненный с возможностью задействовать узел 1 механизма; обмотка 9 возбуждения при перенапряжении промышленной частоты, срабатывающая при превышении напряжения промышленной частоты; и печатная плата 5, выполненная с возможностью управлять обмоткой 9 возбуждения при перенапряжении промышленной частоты, чтобы она проводила электрический ток при превышении напряжения промышленной частоты. Средство защиты от выбросов напряжения, подключенное к печатной плате, также предусмотрено в корпусе, причем устройство защиты от выбросов напряжения соединено с обоими концами линии электроснабжения и землей с помощью печатной платы 5 и выполнено с возможностью осуществлять защиту от перенапряжения при условии выброса напряжения.

[0039] Когда напряжение является нормальным, первый подвижный контакт 25 и первый неподвижный контакт 2 замкнуты, и цепь работает нормально; когда напряжение промышленной частоты превышено, срабатывает обмотка 9 возбуждения при перенапряжении промышленной частоты, приводя в движение рычаг расцепления при перенапряжении промышленной частоты. В результате задействуется узел 1 механизма, срабатывая с замыканием второго подвижного контакта 26 и второго неподвижного контакта 3 для реализации действия прерывателя цепи электроснабжения во взаимодействии с устройством защиты цепи в текущем режиме работы, чтобы отключить цепь нагрузки от цепи электроснабжения и одновременно отключить печатную плату от упомянутого вывода.

[0040] Конкретные конструкции узла 1 механизма, первого неподвижного контакта 2, второго неподвижного контакта 3, первого подвижного контакта 25, второго подвижного контакта 26, обмотки 9 возбуждения при перенапряжении промышленной частоты, рычага-прерывателя 8 перенапряжения промышленной частоты и рычага расцепления при перенапряжении промышленной частоты согласно настоящим вариантам осуществления не ограничиваются конкретным вариантом осуществления и включают в себя любую конструкцию, которая реализует защиту от перенапряжения промышленной частоты.

[0041] На верхней части фиг.3 также можно видеть устройство 23 индикации ошибки перенапряжения промышленной частоты. В настоящем варианте осуществления устройство 23 индикации представляет собой механическое устройство индикации, которое соединено с узлом 1 механизма. Когда обмотка 9 возбуждения при перенапряжении промышленной частоты срабатывает при превышении напряжения промышленной частоты, обмотка 9 возбуждения при перенапряжении промышленной частоты приводит в действие узел 1 механизма для срабатывания, тем самым приводя в действие для замыкания второй подвижный контакт 26 и второй неподвижный контакт 3 на рычаге расцепления при перенапряжении промышленной частоты. В то же время срабатывание узла 1 механизма приводит в действие устройство 23 индикации, воспроизводя цвет предупреждения. Например, цветом предупреждения является красный.

[0042] Цепь, показанная на фиг.2, реализована на печатной плате 5, показанной на фиг.3, причем пьезорезистор 16, газоразрядная трубка 10, светодиоды 18 и 19 подключены к печатной плате 5 снаружи. Как можно видеть, печатная плата 5 объединяет управление двумя функциями защиты от перенапряжения промышленной частоты и защиты от выбросов напряжения, и устройство защиты цепи по изобретению реализует параллельное объединение как защиты от перенапряжения промышленной частоты, так и защиты от выбросов напряжения.

[0043] На фиг.3 также можно видеть, что устройство защиты цепи по настоящему изобретению дополнительно включает в себя световодный стержень 6, один конец которого расположен между светодиодами 18 и 19 и находится в оптической связи со светодиодами 18 и 19 для передачи света, излучаемого светодиодами 18 или 19, на внешнюю поверхность устройства защиты цепи, указывая статус срока службы средства защиты от выбросов напряжения.

[0044] Конструкция, показанная на фиг.3, может быть реализована в стандартном модульном корпусе толщиной 18 мм и иметь компактную структуру, в результате чего потребители могут эффективно использовать пространство и в то же время удовлетворяются требования потребителей к функциям двойной защиты от перенапряжения промышленной частоты и от выбросов напряжения.

[0045] Фиг.4 представляет собой вид спереди узла защиты цепи, включающего в себя устройство 11 защиты цепи согласно настоящему изобретению; фиг.5 представляет собой схематичную блок-схему устройства 11 защиты цепи, показанного на фиг.4. Как можно видеть на фиг.4 и 5, устройство 11 защиты цепи согласно настоящему изобретению и 2-х полюсный автоматический микровыключатель 22 (2P MCB) образуют узел защиты цепи с помощью электрической шины 33, расположенной под ними. Цепь нагрузки может быть отключена от линии электроснабжения в случае возникновения выбросов напряжения и перенапряжения промышленной частоты, тем самым обеспечивая двойную защиту цепи нагрузки. Толщина настоящего защитного устройства 11, показанного на фигуре, в горизонтальном направлении составляет 18 мм. Устройство 11 защиты цепи по настоящему изобретению не ограничивается использованием в сочетании с 2-х полюсным автоматическим выключателем и позволяет быстро и удобно сформировать узел защиты цепи с различными автоматическими выключателями, такими как однополюсный автоматический микровыключатель, трехполюсный автоматический микровыключатель и т.д., с помощью соответствующей электрической шины.

[0046] Устройство защиты цепи и узел защиты цепи по изобретению одновременно реализуют защиту от выбросов напряжения, защиту от перенапряжения линии электроснабжения и защиту от перенапряжения ветви выброса напряжения, что значительно уменьшает повреждение функционального модуля от выбросов напряжения и повреждение вторичных нагрузок на линии электроснабжения из-за перенапряжения, и эффективно защищает оборудование и усиливает безопасность персонала. В то же время линия электроснабжения защищена за счет объединения средства защиты от перенапряжения промышленной частоты и средства защиты от выбросов напряжения в изделии шириной 18 мм, что позволяет реализовать небольшой размер, низкую стоимость и хорошее применение для потребителя, реализовать электронную индикацию срока службы средства защиты от выбросов напряжения и индикации состояния ошибки перенапряжения промышленной частоты и нормального режима работы и удовлетворить различные потребности потребителей.

[0047] Хотя был подробно описан наилучший вариант для реализации настоящего изобретения, специалисты в данной области техники настоящего изобретения будут реализовывать различные альтернативные конструкции и варианты осуществления для практического применения настоящего изобретения в рамках объема прилагаемой формулы изобретения.