устройство для исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании

Формула изобретения

Устройство для исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании, содержащее силовой трансформатор, проводник, подключенный через блок измерения и замыкатель к силовому трансформатору, проводящую контактную поверхность, связанную через ограничивающее сопротивление с силовым трансформатором, зону образования искусственного короткого замыкания, соприкасающуюся с проводником, отличающееся тем, что зона образования искусственного короткого замыкания выполнена в виде равномерного слоя порошкового графита, нанесенного на проводящую контактную поверхность.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для экспериментального исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании.

Проведение таких исследований необходимо для определения времени пережога проводника электрической дугой, возникающей при коротких замыканиях, например на металлическую поверхность. По времени пережога проводника можно оценить эффективность электрической защиты от коротких замыканий. Так, если время срабатывания электрической защиты при коротком замыкании превышает время пережога проводника электрической дугой, то защита неэффективна и требует замены.

Известно устройство для исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании, содержащее силовой трансформатор, соединенный с распределительным пунктом реально действующей электрической сети, проводящую контактную поверхность, образованную боковой стенкой стальной трубы и заполненную тремя проводами, один из которых, являющийся проводником, подключен своим концом к блоку измерения и через замыкатель - к распределительному пункту. Проводник имеет оголенный участок длиной 10 мм, соприкасающийся с зоной образования искусственного короткого замыкания, выполненной в виде участка внутренней поверхности боковой стенки стальной трубы. В качестве блока измерения использован шлейфовый осциллограф. На проводник подается напряжение холостого хода 220 В и проводится касание оголенным участком проводника участка внутренней поверхности боковой стенки стальной трубы. При этом возникает искусственное короткое замыкание через электрическую дугу, сопровождающееся пережиганием проводника, или недуговое металлическое короткое замыкание, сопровождающееся привариванием оголенного проводника к участку внутренней поверхности боковой стенки стальной трубы. Во время исследования мгновенные значения тока и напряжения, по которым судят о пережигающем действии электрической дуги при коротком замыкании, фиксируются шлейфовым осциллографом. Предельное время пережигания проводника соответствует устойчивому горению электрической дуги, то есть ее устойчивому пережигающему действию, и является минимальным временем пережигания. Ток короткого замыкания изменяется путем смены сечения и длины проводника (см. Боков Г.В. Выбор источника питания при исследованиях короткого замыкания в электропроводках / Пожарная профилактика в электроустановках: Сб. науч. тр. ВНИИПО. М., 1985, с.131-133).

Основным недостатком данного устройства является высокая стоимость исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании вследствие малого числа испытаний, при осуществлении которых возникает устойчивая дуга (1-2 из 10 испытаний); при проведении остальных испытаний происходит либо приваривание оголенного участка проводника к участку внутренней поверхности боковой стенки стальной трубы, либо возникает короткое замыкание, сопровождающееся неустойчивой электрической дугой, которая быстро погасает. Поэтому сложно определить предельное время пережигания проводника, соответствующее устойчивому горению электрической дуги. Кроме того, работа описанного устройства недостаточно эффективна, так как использование реально действующей электрической сети может привести к выходу из строя сети полностью или ее участка вследствие возникающих экстремальных нагрузок.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство для исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании в условиях пожароопасных сред, содержащее силовой трансформатор, проводник, один из концов которого подключен через блок измерения и замыкатель к силовому трансформатору, проводящую контактную поверхность, связанную через ограничивающее сопротивление с силовым трансформатором, зону образования искусственного короткого замыкания, соприкасающуюся с проводником. Проводящая контактная поверхность образована боковой поверхностью стальной трубы длиной 0,5 м. Проводник длиной 1 м размещен внутри трубы и имеет оголенный участок длиной 5-6 мм, соприкасающийся с зоной образования искусственного короткого замыкания, выполненной в виде участка внутренней поверхности стальной трубы. В качестве блока измерения использован шлейфовый осциллограф. Между проводником и стальной трубой прикладывается напряжение 220 В. В месте касания проводника и участка внутренней поверхности боковой стенки стальной трубы возникает либо искусственное короткое замыкание через электрическую дугу, либо искусственное недуговое металлическое короткое замыкание. В результате происходит либо пережигание проводника, либо приваривание оголенного участка проводника к участку внутренней поверхности боковой стенки стальной трубы. Во время исследования шлейфовым осциллографом фиксируются мгновенные значения тока и напряжения, по которым судят о пережигающем действии электрической дуги при коротком замыкании, в том числе о времени пережигания. Предельное время пережигания проводника соответствует устойчивому горению электрической дуги (см. Смелков Г.И. Пожарная опасность электропроводок при аварийных режимах. - М.: Энергоатомиздат, 1984, стр.52-53).

Основным недостатком устройства для исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании является необходимость проведения большого числа испытаний, а следовательно, высокая стоимость исследования, вследствие малого числа испытаний, при осуществлении которых возникает устойчивая электрическая дуга (1-2 из 10 испытаний); при проведении остальных испытаний происходит или приваривание оголенного участка проводника к участку внутренней поверхности боковой стенки стальной трубы или возникает короткое замыкание, сопровождающееся неустойчивой электрической дугой, которая быстро погасает, что усложняет определение предельного времени пережигания проводника, соответствующего устойчивому горению электрической дуги.

Предлагаемым изобретением решается задача создания устойчивой электрической дуги при коротком замыкании, что снижает общее число испытаний, а следовательно, стоимость исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании.

Для достижения этого технического результата в устройстве для исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании, содержащем силовой трансформатор, проводник, подключенный через блок измерения и замыкатель к силовому трансформатору, проводящую контактную поверхность, связанную через ограничивающее сопротивление с силовым трансформатором, зону образования искусственного короткого замыкания, соприкасающуюся с проводником, зона образования искусственного короткого замыкания выполнена в виде равномерного слоя порошкового графита, нанесенного на проводящую контактную поверхность.

Увеличение числа испытаний, при осуществлении которых возникает устойчивая электрическая дуга при коротком замыкании, обеспечивается нанесением на проводящую контактную поверхность равномерного слоя порошкового графита, которым сформирована зона образования искусственного короткого замыкания. Слой порошкового графита способствует созданию устойчивой электрической дуги, выполняя функцию ионизирующей среды и препятствуя привариванию проводника к участку проводящей контактной поверхности.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании.

Устройство для исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании содержит в электрической цепи силовой трансформатор 1, проводник 2, один из концов которого подключен через блок измерения 3, состоящий из измерителя тока короткого замыкания и измерителя длительности протекания тока короткого замыкания, и через замыкатель 4 к силовому трансформатору 1, проводящую контактную поверхность, выполненную в виде стальной пластины 5, зону образования искусственного короткого замыкания, соприкасающуюся со средней частью проводника 2. Средняя часть проводника 2 имеет длину 5-7 мм. Оба конца проводника 2 закреплены на фарфоровых изоляторах 6, установленных на стальной пластине 5. Стальная пластина 5 связана через ограничивающее сопротивление 7, в качестве которого использован манганиновый проводник с отпайками, служащий для регулирования величины тока короткого замыкания, с силовым трансформатором 1. Зона образования искусственного короткого замыкания выполнена в виде равномерного слоя порошкового графита 8, нанесенного на проводящую контактную поверхность.

Устройство для исследования пережигающего действия электрической дуги при коротком замыкании работает следующим образом. Искусственное короткое замыкание создается включением замыкателя 4. Приложенное между проводником 2 и проводящей контактной поверхностью напряжение 220 В. обеспечивает осуществление контролируемого устойчивого короткого замыкания через электрическую дугу в месте касания проводника 2 и равномерного слоя порошкового графита 8, нанесенного на проводящую контактную поверхность. В результате происходит пережигание проводника 2, что фиксируется блоком измерения 3, определяющим мгновенные значения тока короткого замыкания и длительность протекания тока короткого замыкания. Предельное время пережигания проводника 2 соответствует устойчивому горению электрической дуги.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения приведет к снижению стоимости исследования пережигающего действия электрической дуги, так как общее число испытаний, при осуществлении которых возникает устойчивая электрическая дуга, повышается до 6-7 экспериментов из 10.