×
19.04.2019
219.017.3208

Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ОТ ПЕРЕГРЕВА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002456730
Дата охранного документа
20.07.2012
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты различных потребителей электроэнергии от тепловой перегрузки при повышенных токах или повышении температуры защищаемого корпуса изделия. Технический результат - обеспечение защиты различных потребителей электроэнергии от тепловой перегрузки при повышенных токах или повышении температуры защищаемого корпуса изделия без разрыва контактов в цепи управления, а в некоторых случаях и без разрыва силовой цепи. Магнитная цепь выполнена наподобие магнитного усилителя, состоящего из трех стержней, изготовленных из магнитомягкой электротехнической стали. Два крайних стержня расположены симметрично в одной плоскости, наподобие сердечника (4) однофазного трансформатора, и изготовлены из листовой стали. Средний стержень выполнен из сплошного материала, имеет П-образную форму и содержит поперечину и две боковые ветви. Средний стержень расположен на оси симметрии сердечника (4) и плотно примыкает внутренними поверхностями боковых ветвей к сердечнику (4) с его торцов. На стержни намотаны силовые обмотки. В среднем стержне сформирован постоянный магнитный поток намагничивания. Ферромагнитная вставка установлена в среднем стержне, в нижней его ветви и помещена в зону теплового воздействия. Ферромагнитная вставка выполнена из материала, обладающего температурой фазового перехода второго рода. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты различных потребителей электроэнергии от тепловой перегрузки при повышенных токах или повышении температуры защищаемого корпуса изделия.

Известно устройство защиты электроустановок от перегрева, описанное в патенте (RU 2412336 С1, 20.02.2011).

В известном устройстве защита осуществляется путем выключения электрической сети за счет измерительных элементов, входящих в систему управления и содержащих насыщающуюся магнитную цепь. При превышении токовой нагрузки происходит изменение параметров измерительных элементов, что и приводит к срабатыванию тепловых реле с последующим отключением соответствующих силовых контактов.

Недостаток известного устройства состоит в том, что в нем исполнительные органы содержат силовые контакты, которые могут «залипнуть» или спаяться при больших токах нагрузки.

Работа большого числа электрических приборов (реле, контакторов, выключателей) основана на использовании разрывных контактов.

Как известно, при работе электрических контактов, как правило, возникает дуговой или искровой разряд, что ведет к постепенному разрушению материала контактных поверхностей. Разрывные контакты могут разрушаться в результате:

- коррозии, возникающей при химической реакции, во время появления искры или дуги;

- эрозии, т.е. переноса металла с контакта на контакт при прохождении электрического тока;

- износа, вызываемого своеобразием характера работы разрывных контактов - ударами и трением одного контакта о другой.

Между тем существует ряд производств, в которых появление дуги или искры недопустимо. К таким производствам относятся нефтехимические, горнорудные предприятия и т.д.

В качестве прототипа выбрано устройство, которое может быть использовано в качестве защиты от перегрева, описанное в патенте (RU 2382479 С1, 20.01.2010).

В известном устройстве механические разрывы электрической цепи отсутствуют, и все изменения происходят в замкнутой магнитной цепи за счет ферромагнитной вставки, обладающей температурой фазового перехода второго рода, при котором материал теряет свои магнитные свойства при нагревании. При охлаждении ферромагнитная вставка восстанавливает свои свойства до первоначального уровня.

Достоинство данного устройства заключается в том, что изменение магнитного поля не приводит к механическим разрывам в контактной цепи.

Недостаток известного устройства состоит том, что оно не может быть впрямую использовано для тепловой защиты при перегревах электротехнического объекта.

Задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить защиту различных потребителей электроэнергии от тепловой перегрузки при повышенных токах или повышении температуры защищаемого корпуса изделия без разрыва контактов в цепи управления, а в некоторых случаях и без разрыва силовой цепи.

Техническим результатом является создание устройства защиты различных потребителей электроэнергии от тепловой перегрузки при повышенных токах или повышении температуры защищаемого корпуса изделия, при котором не происходит разрыва электрической цепи управления.

Дополнительным техническим результатом является защита потребителей электрической энергии с относительно небольшой нагрузкой без разрыва электрической силовой цепи.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве защиты электроустановок от перегрева, содержащем ферромагнитную вставку из материала, обладающего температурой фазового перехода второго рода, при котором материал теряет свои магнитные свойства при нагревании и восстанавливает их до первоначального уровня при остывании, магнитная цепь выполнена наподобие магнитного усилителя, состоящего из трех стержней, изготовленных из магнитномягкой электротехнической стали, в котором два крайних стержня содержат силовые обмотки, соединенные согласно, последовательно и последовательно с нагрузкой, в среднем стержне сформирован постоянный магнитный поток, насыщающий всю магнитную цепь согласно изобретению, два крайних стержня расположены симметрично в одной плоскости, наподобие сердечника однофазного трансформатора, и выполнены из листовой стали, П-образный средний стержень выполнен из сплошного материала, расположен на оси симметрии упомянутого сердечника и плотно примыкает к нему с торцов, а ферромагнитная вставка установлена в среднем стержне и помещена в зону теплового воздействия.

Средний сердечник может содержать обмотку управления, питаемую от источника постоянного тока.

Средний стержень может содержать постоянный магнит.

Ферромагнитная вставка может содержать нагревательный элемент, с обмоткой, соединенной последовательно с нагрузкой.

Ферромагнитная вставка может быть расположена в зоне нагревательного элемента, нагреваемого от внешнего источника энергии.

Структура, в которой два крайних стержня расположены симметрично в одной плоскости, наподобие сердечника однофазного трансформатора, позволяет получать относительно простую конструкцию.

Выполнение среднего стержня из сплошного материала и расположение его на оси симметрии сердечника крайних стержней позволяет уменьшить размеры конструкции.

Соединение силовых обмоток согласно, последовательно и последовательно с нагрузкой является традиционной схемой соединения, свойственной магнитным усилителям, и обеспечивает правильность работы реле.

Установление ферромагнитной вставки в среднем стержне и помещение ее в зону теплового воздействия обеспечивает предложенный принцип работы предлагаемого теплового реле.

Наличие обмотки управления, помещенной на среднем сердечнике, и питание обмотки от источника постоянного тока обеспечивает стабильность работы теплового реле.

Наличие в среднем стержне постоянного магнита повышает надежность работы реле и позволяет снизить его габаритные размеры.

Наличие нагревательного элемента в ферромагнитной вставке, с обмоткой, соединенной последовательно с нагрузкой, обеспечивает обратную связь между силовым током и системой отключения.

Расположение ферромагнитной вставки в зоне нагревательного элемента, нагреваемого от внешнего источника энергии, позволяет реле реагировать на любой вид теплового воздействия, выполняя роль, например, противопожарного датчика.

Устройство защиты электроустановок от перегрева иллюстрируется пятью фигурами.

На фиг.1 изображена принципиальная конструкция магнитной цепи, выполненная в изометрической проекции.

На фиг.2 показана принципиальная конструкция магнитной системы при виде сбоку.

На фиг.3 представлена конструкция магнитной системы при виде спереди, со стороны силовых обмоток.

На фиг.4 имеется принципиальная электрическая схема реле.

На фиг.5 нарисована характеристика управления тепловым реле.

Устройство защиты электроустановок от перегрева выполнено следующим образом.

Устройство, демонстрирующее предложенный способ защиты электроустановок от перегрева, выполнено следующим образом. Магнитная цепь выполнена наподобие магнитного усилителя, состоящего из трех стержней 1, 2, 3 (фиг.1, 2, 3), изготовленных из магнитномягкой электротехнической стали. Два крайних стержня 1, 3 расположены симметрично в одной плоскости, наподобие сердечника 4 однофазного трансформатора и изготовлены из листовой стали. Средний стержень 2 выполнен из сплошного материала, имеет П-образную форму и содержит поперечину и две боковые ветви (на фиг. не обозначены). Средний стержень 2 расположен на оси симметрии сердечника 4 и плотно примыкает внутренними поверхностями боковых ветвей к сердечнику 4 с его торцов. На стержни намотаны силовые обмотки, обозначенные в следующей последовательности. На стержне 1 имеется обмотка 5, на стержне 2, на его поперечине - обмотка 6, и на стержне 3 - обмотка 7. Обмотки 5 и 7 являются силовыми и соединены согласно, последовательно. В среднем стержне 2 сформирован постоянный магнитный поток намагничивания, за счет питания обмотки 6 от источника постоянного тока. Этот магнитный поток насыщает всю магнитную цепь. Ферромагнитная вставка 8 установлена в среднем стержне 2, в нижней его ветви и помещена в зону теплового воздействия. Ферромагнитная вставка выполнена из материала, обладающего температурой фазового перехода второго рода, при котором материал теряет свои магнитные свойства при нагревании и восстанавливает их до первоначального уровня при остывании, Ферромагнитная вставка 8 может содержать обмотку 9, соединенную последовательно с нагрузкой и выполняющую функции нагревательного элемента. Вставка 8 может быть помещена в зону теплового воздействия источника нагрева 10 (фиг.3).

Обмотки 5 и 7 соединены последовательно с нагрузкой 11 (фиг.4). Обмотка 6 получает питание от цепи переменного тока через мостовой двухполупериодный выпрямитель 12.

Вольтамперная характеристика управления 13 тепловым реле аналогична характеристике магнитного усилителя и представляет собой зависимость силового тока Iс (фиг.5) в обмотках 5 и 7 от тока намагничивания Iн, протекающего в обмотке намагничивания 6. На характеристике имеется рабочая точка «а», соответствующая режиму, когда ферромагнитная вставка находится в холодном состоянии, и точка «b», соответствующая режиму, при котором ферромагнитная вставка нагрета до состояния, когда вставка теряет свои магнитные свойства.

Средний сердечник может содержать обмотку управления, питаемую от стороннего источника постоянного тока, например от аккумулятора

Средний стержень 3 может содержать постоянный магнит, вставленный в поперечину стержня 3 (не показан).

Ферромагнитная вставка может быть расположена в зоне нагревательного элемента, получающего тепло от внешнего источника энергии.

Устройство защиты электроустановок от перегрева действует следующим образом. В обмотку управления 6 (фиг.1, 2, 3, 4) подается ток намагничивания Iн, достаточный, чтобы насытить всю магнитную цепь. При этом, из-за небольшого сопротивления рабочих обмоток 5, 7 почти все напряжение падает на нагрузку 11. На нагрузке в этом случае выделяется максимальная мощность (см. рабочую точку «а» на фиг.5).

Если теперь произвести нагрев ферромагнитной вставки 8, доведя ее температуру до такого уровня, при котором ее материал теряет свои магнитные свойства, то магнитное сопротивление в среднем стержне резко возрастает. При этом магнитная цепь оказывается ненасыщенной. В результате реактивное сопротивление рабочих обмоток 5, 7 резко увеличивается, а величина тока в цепи нагрузки 11 уменьшается (см. точку «b» на фиг.5). При охлаждении вставки она восстанавливает свои первоначальные магнитные свойства, и ток нагрузки возрастает. Таким образом, воздействуя теплом на ферромагнитную вставку, обладающую температурой фазового перехода второго рода, при котором материал теряет свои магнитные свойства при нагревании и восстанавливает их до первоначального уровня при остывании, можно обеспечить защиту нагрузки от перегрева. При этом при изменении тока в цепи нагрузки нет разрывов электрического тока, нет искр и электрической дуги. Изменяя величину тока в обмотке 9, можно регулировать время срабатывания реле.

Магнитный поток в среднем стержне может быть образован за счет обмотки намагничивания, получающей питание от стороннего источника постоянного тока.

Если магнитный поток в среднем стержне образован за счет постоянного магнита, то на характеристике 12 рабочая точка «а» даже при отсутствии тока намагничивания смещается вправо. Нагрев ферромагнитной вставки оказывает действие, аналогичное описанному выше.

Магнитный поток в среднем стержне 3 может быть образован за счет питания обмотки намагничивания 8 от стороннего источника постоянного тока (не показан).

Магнитный поток в среднем стержне может быть образован за счет постоянного магнита, встроенного в тело среднего стрежня 3 (не показан). В этом случает наличие обмотки намагничивания 6 и выпрямителя 12 необязательны.

Достоинства предлагаемого способа защиты электроустановок от перегрева заключаются в том, что устройства формируются из простых известных технических средств, что позволяет легко изготовить такую конструкцию. При срабатывании защиты не происходит разрыва электрической цепи, благодаря чему при включении и выключении отсутствуют искры. Эта особенность способа обеспечивает с одной стороны высокую надежность таких реле и с другой стороны позволяет использовать такой тип тепловой защиты даже в средах, где появление искр недопустимо, например в угольных шахтах. В процессе работы в предлагаемых согласно способу устройствах не происходит окисление участвующих в отключении элементов.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 101.
20.01.2013
№216.012.1d86

Устройство для измерения уровня диэлектрической жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Сущность: устройство содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473052
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d88

Способ измерения уровня вещества в открытой металлической емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня вещества (жидкости, сыпучего вещества) в различных открытых металлических емкостях. Сущность: в способе измерения уровня вещества в открытой металлической емкости предварительно в верхней незаполняемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473054
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d89

Способ измерения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости в различных открытых и замкнутых металлических емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473055
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d8a

Способ определения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в каком-либо резервуаре. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагается способ определения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473056
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d95

Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к испытаниям и диагностике двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ диагностирования ДВС заключается в возбуждении в камере сгорания электромагнитных колебании фиксированной длины волны и определении амплитуды принимаемого сигнала. При проведении диагностирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473067
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.205c

Способ комплексного использования попутного нефтяного газа

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть применено для утилизации попутного нефтяного газа. Способ осуществляют следующим образом. После запуска газовой турбины в турбину сжатия подают воздух и попутный нефтяной газ. Сжатые газ и воздух направляют в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473785
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c3

Способ определения состояния поверхности дороги

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда. Сущность: в поверхностный слой контролируемого участка дороги встраивают резонатор с изменяющейся в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473888
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c4

Способ измерения физической величины

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических величин. К их числу относятся механические величины, геометрические параметры объектов, физические свойства веществ и др. К ним же относятся также электрофизические,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473889
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.210b

Способ нахождения максимальных повторяющихся участков последовательности символов конечного алфавита и способ вычисления вспомогательного массива

Изобретение относится к компьютерной обработке цифровых данных, точнее к способам сжатия массивов цифровой информации путем нахождения совпадающих фрагментов последовательности данных. Техническим результатом является уменьшение количества памяти, требующейся для представления всех максимальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473960
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.215d

Способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам получения электрической энергии от маломощных источников электропитания, например пьезоэлементов, вмонтированных в поверхность, по которой перемещаются подвижные объекты. Технический результат изобретения состоит в обеспечении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474042
Дата охранного документа: 27.01.2013
Показаны записи 1-10 из 52.
27.01.2013
№216.012.205c

Способ комплексного использования попутного нефтяного газа

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть применено для утилизации попутного нефтяного газа. Способ осуществляют следующим образом. После запуска газовой турбины в турбину сжатия подают воздух и попутный нефтяной газ. Сжатые газ и воздух направляют в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473785
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.215d

Способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам получения электрической энергии от маломощных источников электропитания, например пьезоэлементов, вмонтированных в поверхность, по которой перемещаются подвижные объекты. Технический результат изобретения состоит в обеспечении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474042
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.03.2013
№216.012.2f84

Прямоточный движитель для водного транспорта

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано в качестве движителя для судов различного назначения. Прямоточный движитель для водного транспорта содержит трубопроводы и устройство, создающее струю воды за счет формирования в трубопроводе бегущих водяных волн. Трубопроводы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477699
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.05.2013
№216.012.44fe

Способ утилизации энергии сжатого газа

Способ предназначен для утилизации энергии, запасенной в сжатом газе, например в метане, в виде получения электрической энергии и холода за счет понижения начального давления газа, пропускаемого по магистрали газопровода. Способ предусматривает использование двух объемно-роторных лопастных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483239
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.05.2014
№216.012.c405

Инерционный магнитоэлектрический генератор

Изобретение относится к электротехнике и может служить автономным источником питания для различных систем. Технический результат состоит в получении высоких удельных показателей генерации электрических сигналов с величиной, достаточной для электропитания различных электротехнических устройств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515940
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.07.2014
№216.012.dc1c

Флажковый ветрогенератор

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Флажковый ветрогенератор содержит ветроприемник, выполненный в виде струн, расположенных в ветровом потоке между стойками, преобразователь колебаний струн в полезную энергию. Струны, натянутые между стойками, содержат навешанные на них полотнища...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522126
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.07.2014
№216.012.dc1f

Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию путем воздействия на струны набегающего потока воздуха. Колебания струн под действием потока воздуха усиливают за счет увеличения их поверхности путем навешивания на них полотнищ....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522129
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.10.2014
№216.012.fe4e

Устройство для утилизации энергии природного сжатого газа

Изобретение относится к устройству для утилизации энергии сжатого газа. Устройство содержит каскады низкого и высокого давления, блок измерения расхода газа, радиатор, средства для регулирования температуры газа, поступающего потребителю, основной теплообменник, холодильную камеру, потребитель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530958
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.04.2015
№216.013.393d

Индукторный электрогенератор с гибким статором

Изобретение относится к электротехнике, к получению электрической энергии при колебании различных механических деталей относительно друг друга и может быть использовано для генерирования переменного тока при колебании некоторых узлов транспортных средств, в частности рессор или других элементов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546141
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3942

Способ получения электрической энергии в индукторном генераторе с гибким статором

Изобретение относится к электротехнике, к получению электрической энергии при колебании различных механических устройств и может быть использовано, в частности, для генерирования переменного тока при колебании некоторых узлов транспортных средств, в частности рессор или других элементов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546146
Дата охранного документа: 10.04.2015
+ добавить свой РИД