Результат интеллектуальной деятельности: ПРЕРЫВАТЕЛЬ ЦЕПИ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к прерывателю цепи среднего напряжения с улучшенными характеристиками и, в частности, к прерывателю цепи среднего напряжения, содержащему встроенный блок управления и диагностики. Для целей настоящего исполнения термин "среднее напряжение" относится к применениям, связанным с напряжением в диапазоне между 1 и 52 кВ.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В соответствующей области техники хорошо известны прерыватели цепи среднего напряжения. Обычно они состоят из полюсной сборки, имеющей для каждой фазы неподвижный контакт и подвижный контакт. Последняя обычно перемещается между первым положением, в котором она замкнута с неподвижным контактом, и вторым положением, в котором она разомкнута с неподвижным контактом, тем самым реализуя операцию размыкания и замыкания прерывателя цепи.

Полюсная сборка обычно смонтирована на рамке основания, которая, как правило, выполнена из множества отдельных компонентов из металлического материала, собранных посредством винтов и/или сварки. Кроме того, на этой же рамке основания обычно установлен и привод, предназначенный для активации операций размыкания и замыкания прерывателя цепи, а также кинематическая цепь, соединяющая привод с подвижными контактами.

Прерыватели цепи среднего напряжения, как правило, содержат также ряд вспомогательных устройств, предназначенных для выполнения вспомогательных функций для прерывателя цепи. Такие вспомогательные устройства обычно включают в себя несколько катушек для выполнения операций размыкания, замыкания, автоматического срабатывания, шунтирования, понижения напряжения или блокировки.

Другие вспомогательные функции, которые необходимо выполнять в прерывателе цепи среднего напряжения, являются операцией взведения пружины устройства привода прерывателя цепи с механическим приводом. Кроме того, для того чтобы определять состояние главных контактов, обычно предусмотрены вспомогательные контакты. И еще одним вспомогательным оборудованием является система управления для двигателя каретки прерывателей цепи в съемных конфигурациях.

Кроме того, для каждой операции (шунтирования, автоматического срабатывания, понижения напряжения, блочного отключения и т.д.) обычно требуется специальная катушка, работающая под предопределенным напряжением.

Обычные процессы сборки прерывателя цепи, как правило, предусматривают ряд этапов, во время которых некоторые компоненты рамки собираются до установки привода, полюсов и кинематической цепи, в то время как другие компоненты рамки собираются после того, как установлены привод, полюса и кинематическая цепь.

Как правило, вспомогательные устройства собираются на прерывателе цепи среднего напряжения по отдельности в том смысле, что на главной сборочной линии прерывателя цепи каждое из них устанавливается по отдельности. Альтернативно они предварительно подготавливаются в трех главных подгруппах (а именно вспомогательные контакты, катушки и двигатель взвода пружины), а затем собираются в прерывателе цепи и по отдельности подсоединяются проводами к главной системе управления.

Таким образом, известные процессы производства сетевых прерывателей цепи среднего напряжения являются продолжительными и сложными как в смысле количества компонентов, так и в смысле требуемой рабочей силы для выполнения сборочных операций.

Поэтому задачей настоящего изобретения является обеспечение прерывателя цепи среднего напряжения, в котором вышеупомянутые недостатки были бы исключены или, по меньшей мере, минимизированы.

В частности, задачей настоящего изобретения является обеспечение прерывателя цепи среднего напряжения, производственный процесс которого по сравнению с процессом производства обычного выключателя значительно упрощен.

В качестве дополнительной задачи настоящее изобретение имеет целью создание прерывателя цепи среднего напряжения, имеющего уменьшенное количество механических частей.

Следующей задачей настоящего изобретения является обеспечение прерывателя цепи среднего напряжения, который на этапе сборки не требует сложных электромонтажных операций.

Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение прерывателя цепи среднего напряжения, в котором различные субкомпоненты прерывателя цепи (например, полюсная сборка, привод, вспомогательные устройства) могут быть предварительно собраны и испытаны вне основной производственной линии этого прерывателя цепи.

Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение прерывателя цепи среднего напряжения, в котором вспомогательные устройства прерывателя цепи могут быть предварительно собраны и предварительно испытаны вне основной производственной линии этого прерывателя цепи.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение прерывателя цепи среднего напряжения, в котором может быть сокращено количество катушек.

Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение прерывателя цепи среднего напряжения с уменьшенными затратами на производство, установку и техническое обслуживание.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, изобретение относится к прерывателю цепи среднего напряжения, отличающемуся тем, что содержит изолирующую рамку основания, несущую на себе

- полюсную сборку, имеющую для каждой фазы блок прерывания, содержащий неподвижный контакт и подвижный контакт, взаимно соединяемые-разъединяемые в замкнутом и разомкнутом положениях;

- привод, предназначенный для активации операций размыкания и замыкания прерывателя цепи, и

- блок управления и диагностики, содержащий коробку управления, имеющую корпус, вмещающий в себя множество вспомогательных устройств прерывателя цепи.

Таким образом, представляется возможным преодолеть некоторые из недостатков и слабых сторон прерывателя цепи существующего уровня техники.

В частности, использование изолирующей рамки основания для поддержания полюсной сборки и привода позволяет значительно упростить производственный процесс прерывателя цепи. На практике все компоненты прерывателя цепи (полюсная сборка, привод, кинематическая цепь, возможное вспомогательное оборудование) может быть предварительно собрано отдельно, а затем на одном этапе прикреплено к изолирующей рамке основания, которая предпочтительно выполнена как цельная деталь.

Что более важно, вспомогательные компоненты (например, вспомогательные контакты, катушки и двигатель взвода пружины) могут быть предварительно собраны в коробке управления и предварительно испытаны до установки в прерыватель цепи на главной сборочной линии.

Предпочтительно в прерывателе цепи среднего напряжения по настоящему изобретению коробка управления содержит изолированный корпус, предназначенный для заключения в него множества вспомогательных устройств, и крышку, соединенную с изолированным корпусом.

В соответствии с предпочтительным вариантом исполнения коробка управления содержит совместно сформованные провода для штекерного соединения множества вспомогательных устройств.

Дополнительно коробка управления содержит по меньшей мере совместно сформованное соединение штепсельного типа для соединения с прерывателем цепи.

В этом случае изолирующая рамка основания содержит, по меньшей мере, совместно сформованное соединение штепсельного типа для соединения с соответствующим штепсельным соединением коробки управления.

Для того чтобы осуществлять прямое срабатывание и с приводом, коробка управления содержит механическое соединение с приводом.

Предпочтительно коробка управления содержит локальный интерфейс человек-машина для сигнализации о состоянии и/или о возникновении неисправностей прерывателя цепи.

В том случае, когда коробка управления содержит изолированный корпус для заключения в него множества вспомогательных устройств и соединенную с изолированным корпусом крышку, локальный интерфейс человек-машина установлен на крышке коробки управления.

В типичной конфигурации прерывателя цепи среднего напряжения, в соответствии с данным изобретением, вспомогательные устройства содержат одну или большее количество катушек, и/или одну или большее количество пар вспомогательных контактов, и/или двигатель взвода пружины.

В вышеупомянутом случае катушки включают в себя одну или большее количество следующих катушек: размыкания, замыкания, шунтирования, понижения напряжения или катушки блокировки.

Предпочтительный вариант выполнения прерывателя цепи среднего напряжения, в соответствии с изобретением, предусматривает, что по меньшей мере одна из катушек способна работать под различными напряжениями и выполнять различные функции.

Упомянутая коробка управления предпочтительно содержит съемную часть, содержащую электронную плату, содержащую электронику управления и диагностики. Таким образом, можно выполнять ряд операций управления и диагностики, которые более подробно будут пояснены в нижеследующем описании.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 схематически изображает фронтальный вид первого варианта выполнения прерывателя цепи среднего напряжения в соответствии с настоящим изобретением с частично вырезанной частью;

фиг.2 схематически изображает вид сбоку первого варианта выполнения прерывателя цепи среднего напряжения по фиг.1 с частично вырезанной частью;

фиг.3 изображает общий вид первого варианта выполнения коробки управления прерывателя цепи среднего напряжения в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.4 изображает детализированный общий вид коробки управления по фиг.3;

фиг.5 изображает общий вид второго варианта исполнения коробки управления прерывателя цепи среднего напряжения в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.6 изображает первый детализированный общий вид коробки управления по фиг.5;

фиг.7 изображает второй детализированный общий вид коробки управления по фиг.5.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

Со ссылкой на прилагаемые чертежи прерыватель цепи среднего напряжения в соответствии с настоящим изобретением, изображенный ссылочной позицией 1, по своему наиболее общему определению содержит изолирующую рамку 2 основания, которая обычно выполнена как одна деталь из изолирующего материала.

Изолирующая рамка 2 основания несет на себе полюсную сборку, имеющую для каждой фазы блок прерывания, содержащий неподвижный контакт и подвижный контакт, взаимно соединяемые-разъединяемые в замкнутом и разомкнутом положениях (эти неподвижный и подвижный контакты на приложенных чертежах не показаны).

Обычно прерыватель цепи 1 является трехфазным прерывателем цепи и, таким образом, содержит три блока 3, 4 и 5 прерывания, которые содержат соответствующие наборы подвижных-неподвижных контактов, взаимно соединяемых-разъединяемых в замкнутом и разомкнутом положениях. Неподвижные и подвижные контакты могут быть обычными контактами известного типа и поэтому более подробно описываться не будут.

Электрическое соединение прерывателя цепи 1 со станцией питания обычно содержит для каждой фазы соединительные штекеры 31, 41 и 51, непосредственно соединенные с блоками 3, 4 и 5 прерывания, а также соединительные штекеры 32, 42 и 52, которые могут быть закреплены на изолирующей рамке 2 основания и электрически соединены с соответствующими блоками 3, 4 и 5 прерывания.

Прерыватель цепи по настоящему изобретению дополнительно содержит привод 6, предназначенный для активации операций размыкания и замыкания прерывателя цепи. Привод 6 обычно содержит исполнительный механизм, соединенный с подвижной контактной сборкой через кинематическую цепь (не показана). Для целей настоящего изобретения этот привод может быть обычным приводом известного типа и поэтому, будучи сам по себе известен, более подробно описываться не будет.

Одной из характерных особенностей прерывателя цепи 1 среднего напряжения по настоящему изобретению является то, что прерыватель цепи содержит блок 7 управления и диагностики, в котором удобно размещена коробка 8 управления. Эта коробка 8 управления по существу состоит из корпуса 81, который вмещает в себя множество вспомогательных устройств 50, 51, 52, 53, 54, 55 и 86 прерывателя цепи 1.

Таким образом, прерыватель цепи 1 среднего напряжения по настоящему изобретению имеет большое преимущество, заключающееся в том, что все вспомогательные устройства или по меньшей мере большое их количество сгруппированы вместе внутри корпуса 81 коробки 8 управления. Поэтому вся сборка коробки 8 управления может быть предварительно собрана и предварительно испытана, прежде чем будет установлена на изолирующую рамку 2 основания, вместе с устройствами 3, 4 и 5 прерывания, приводом 6 и кинематической цепью, что последовательно сокращает производственные затраты и время.

Как показано на фиг.1 и 2, коробка 8 управления, исполнительный механизм привода 6 и кинематическая цепь предпочтительно могут быть удобно закрыты корпусом 25, который механически соединен (например, защелкой) с изолирующей рамкой 2 основания. На вышеупомянутых чертежах корпус 25 частично вырезан для того, чтобы показать расположение коробки 8 управления на изолирующей рамке 2 основания.

Из фиг.3-8 видно, что в предпочтительных вариантах выполнения прерывателя цепи 1 среднего напряжения по настоящему изобретению предусмотрено, что коробка 8 управления содержит изолирующий корпус 81, который вмещает в себя множество вспомогательных устройств 50, 51, 52, 53, 54, 55 и 86, дополнительно коробка 8 управления содержит крышку 82, которая может соединяться с изолирующим корпусом 81, образуя замкнутое пространство.

Для того чтобы минимизировать сборочные процедуры, коробка 8 управления содержит соответствующим образом обжатые провода для штекерного соединения множества вспомогательных устройств 50, 51, 52, 53, 54, 55 и 86. На практике вместо необходимости выполнения раздельной электропроводки вспомогательных устройств 50, 51, 52, 53, 54, 55 и 86 электромонтаж и соединение проводами этих устройств могут быть выполнены заранее в коробке управления посредством, например, совместно сформованных проводов и соединений. После этого вспомогательные устройства 50, 51, 52, 53, 54, 55 и 86 могут быть быстро и легко вставлены в соответствующие соединения в коробке 8 управления.

Предпочтительно, для того чтобы сделать более простым и быстрым и электрическое соединение коробки 8 управления с прерывателем цепи 1, коробка 8 управления может для удобства содержать по меньшей мере совместно сформованное соединение штепсельного типа для соединения с прерывателем цепи 1. На практике соединение, например гнездо, может быть предварительно подготовлено в коробке 8 управления, при этом гнездо является соединяемым с соответствующим штекером на боковой стороне прерывателя цепи. На коробке 8 управления можно также выполнить предустановку штекерного соединения, при этом штекер является соединяемым с соответствующим гнездом на боковой стороне прерывателя цепи.

Для того чтобы еще более минимизировать сборочные процедуры прерывателя цепи 1 среднего напряжения по настоящему изобретению, упомянутая изолирующая рамка 2 основания предпочтительно содержит предварительно подготовленное соединение, например, по меньшей мере, совместно сформованное соединение штепсельного типа для соединения с вышеупомянутым соответствующим штепсельным соединением, предварительно подготовленным на коробке 8 управления.

В дополнение к механическому креплению коробки 8 управления на изолирующей рамке 2 основания и ее электрическому соединению на ней с прерывателем цепи эта коробка 8 управления для удобства может содержать также механическое соединение 50 с приводом 6. В качестве примера механическое соединение может быть использовано для передачи движения между одним из вспомогательных устройств (например, двигателем взвода пружины) и приводом 6 или для детектирования параметров главного рабочего вала привода, например, положения, и/или скорости, и/или ускорения этого главного рабочего вала.

В предпочтительном варианте выполнения прерывателя цепи 1 среднего напряжения по настоящему изобретению коробка 8 управления содержит обеспечивающий преимущество локальный интерфейс 63 человек-машина для сигнализации о состоянии и/или о возникновении неисправностей прерывателя цепи 1. Этот локальный интерфейс 63 человек-машина, например, может состоять из ряда светодиодов, соответствующим образом расположенных на внешней части коробки 8 управления, такчтобы они были видны пользователю.

В таком случае, как показано на фиг.5-7, локальный интерфейс 63 человек-машина предпочтительно установлен на крышке 82 коробки 8 управления.

Что касается типологии вспомогательных устройств 50, 51, 52, 53, 54, 55 и 86, то внутри коробки 8 управления может быть размещено их большое разнообразие.

Например, вспомогательные устройства 50, 51, 52, 53, 54, 55 и 86 могут содержать одну или большее количество катушек 51, 52, 53 и 54 и/или одну или большее количество пар вспомогательных контактов 86, и/или двигатель 55 взвода пружины.

В качестве примера электромагнитные катушки 51, 52, 53 и 54 могут содержать одну или большее количество следующих катушек: катушки размыкания, замыкания, шунтирования, понижения напряжения или блокировки.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения прерывателя цепи среднего напряжения по настоящему изобретению по меньшей мере одна из катушек 51, 52, 53 и 54 может работать под различными напряжениями и выполнять различные функции. Другими словами, посредством соответствующего управления одной или большего количества катушек катушки можно использовать для различных целей, тем самым минимизируя количество требуемых катушек и, следовательно, сокращая производственные затраты.

На фиг.5-7 коробка 8 управления предпочтительно содержит также электронное устройство, которое управляет различными компонентами и позволяет выполнять самодиагностику.

В таком случае коробка 8 управления предпочтительно содержит расположенную на корпусе 81 съемную часть 82, при этом съемная часть 82 содержит электронную плату, включающую в себя электронику управления и диагностики.

Наличие электроники управления и диагностики позволяет выполнять ряд функций, таких как управление катушками переключения, управление двигателем взвода пружины, управление двигателем каретки, детектирование неисправного функционирования с локальными или дистанционными сигналами неисправности, контроль основных параметров привода для определения старения его компонентов, осуществление связи с датчиками напряжения и тока и т.д.

Из вышеприведенного ясно, что прерыватель цепи среднего напряжения по настоящему изобретению имеет ряд преимуществ по отношению к прерывателю цепи среднего напряжения известного типа.

В частности, вместо необходимости раздельной сборки и электромонтажа вспомогательных устройств в прерывателе цепи по настоящему изобретению вспомогательные устройства сгруппированы вместе внутри корпуса 81 коробки управления 8. Поэтому вся сборка коробки управления 8 может быть предварительно собрана и испытана до установки на изолирующую рамку 2 основания.

Использование вышеприведенного решения позволяет оптимизировать материальные потребности, например минимизировать количество катушек, работать в более широком диапазоне напряжений, иметь большее количество вспомогательных контактов и т.д.

Кроме того, использование изолирующей рамки 2 основания, а также коробки управления 8 имеет ряд преимуществ по отношению к обычному прерывателю цепи со сборным основанием, выполненным из множества металлических частей.

В качестве первого преимущества - значительно упрощен производственный процесс, поскольку на практике различные компоненты прерывателя цепи (блоки прерывания, привод, коробка управления) зафиксированы на изолирующей рамке 2 основания, например, посредством винтов, причем эта изолирующая рамка 2 основания преимущественно выполнена как цельная деталь.

Таким образом, для того чтобы собрать различные компоненты, достаточно поместить блоки 3, 4 и 5 прерывания, привод 6 и коробку 8 управления внутрь изолирующей рамки 2 основания. Затем для крепления полюсов устройств 3, 4 и 5 прерывания, пускателя 6 и коробки 8 управления к изолирующей рамке 2 основания можно использовать крепежные средства, например винты крепления. Винты крепления могут быть введены в соответствующие посадочные места изолирующей рамки 2 основания со стороны ее нижней части. Поэтому производственный процесс является чрезвычайно простым и может быть в высокой степени автоматизирован, тем самым еще более способствуя сокращению времени изготовления и производственных затрат.

В частности, как объяснялось выше, производственный процесс по изготовлению прерывателя цепи 1 значительно упрощен по отношению к обычному прерывателю цепи. Фактически различные субкомпоненты прерывателя цепи (то есть полюсная сборка, привод, кинематическая цепь) могут быть предварительно собраны вне основной производственной линии этого прерывателя цепи. Затем эти субкомпоненты быстрым, значительно автоматизированным образом крепятся к изолирующей рамке 2 основания.

В задуманный таким образом прерыватель цепи среднего напряжения могут быть внесены многочисленные изменения, он может быть получен в нескольких различных вариантах, все из которых находятся в объеме идеи изобретения. Более того, все описанные здесь его составные части могут быть заменены другими, технически эквивалентными. На практике материалы составных частей и их размеры устройства могут быть по своей природе любыми, в соответствии с необходимостью и с техническими возможностями в данной области.