Реле защиты

Предложенное техническое решение относится к электротехнике, точнее к устройствам релейной защиты слаботочных линий высокого напряжения при перенапряжении, и может быть использовано в кабинетах физиотерапии для отключения аппарата АФ-3 (аппарата для аэроионизации), когда напряжение на головном электроде превысит допустимое значение и возникает опасность для пациента.

Целью настоящего предложения является упрощение конструкции. Указанная цель достигается тем, что в реле защиты, содержащем корпус из диэлектрического материала, в котором закреплены входные и выходные электроды, чувствительный элемент и контакты, чувствительный элемент выполнен в виде металлического коромысла с контактами на концах и остроконечным электродом на тыльной стороне одного из контактов, коромысло подвижно закреплено на металлической оси, соединенной электропроводом с входным электродом, кроме того, коромысло снабжено резьбой и регулировочной гайкой, расположенными между остроконечным электродом и осью коромысла.

Предложенное техническое решение относится к электротехнике, точнее к устройствам релейной защиты слаботочных линий высокого напряжения при перенапряжении, и может быть использовано в кабинетах физиотерапии для отключения аппарата АФ-3 (аппарата для аэроионизации), когда напряжение на головном электроде превысит допустимое значение и возникает опасность для пациента.

Для релейной защиты используются реле сопротивления, реле частоты, дифференциальные реле, основным элементом которых является индукционная система (Автоматизация производства и промышленная электроника.- Энциклопедия современной техники. - М., 1964, кн.3. - С.250).

Однако в линиях напряжением свыше 10 кВ их использование затруднено, так как для индукционной системы на такое напряжение требуется надежная высоковольтная изоляция, которая значительно увеличивает габариты реле.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является реле защиты, содержащее корпус из диэлектрического материала, в котором закреплены входные и выходные электроды, чувствительный элемент и контакты (Патент США 2111540, Кл. 317-123, 1938), который был выбран нами в качестве прототипа.

Недостатком указанного устройства является то, что при защите линий с напряжением свыше 10 кВ необходима усиленная изоляция чувствительного элемента, что значительно усложняет конструкцию реле защиты.

Целью настоящего предложения является упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в реле защиты, содержащем корпус из диэлектрического материала, в котором закреплены входные и выходные электроды, чувствительный элемент и контакты, чувствительный элемент выполнен в виде металлического коромысла с контактами на концах и остроконечным электродом на тыльной стороне одного из контактов, коромысло подвижно закреплено на металлической оси, соединенной электропроводом с входным электродом, кроме того, коромысло снабжено резьбой и регулировочной гайкой, расположенными между остроконечным электродом и осью коромысла.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим информационным источникам показали, что конструкция предлагаемого реле защиты неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Далее наше предложение сопровождается чертежами и их пояснением.

На фиг.1 схематично показано реле защиты, вид спереди; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 и 4 - реле защиты при срабатывании.

Реле защиты имеет коробчатый корпус 1, изготовленный из диэлектрического материала, например гетинакса, закрытый крышкой 2, выполненной из прозрачного диэлектрика, например плексигласа. На боковых стенках корпуса 1 закреплены неподвижные контакты 3 и 4, а также входной электрод 5. Контакты 3 и 4 закреплены на выходных электродах. В центре корпуса 1 установлена металлическая ось 6, соединенная металлическим проводом 7 с входным электродом 5. На оси 6 находится коромысло 8, выполненное из легкого металла, например алюминия, состоящее из втулки 9 и двух стержней 10 и 11, являющихся плечами коромысла 8. На концах стержней 10 и 11 закреплены контакты 12 и 13. Контакт 12 нормально замкнут с неподвижным контактом 3. На тыльной стороне контакта 13 имеется остроконечный электрод 14, направленный перпендикулярно стержню 11. Между остроконечным электродом 14 и втулкой 9 на стержне 11 имеется резьба 15 и регулировочная гайка 16. Регулировочная гайка 16 предназначена для настройки реле защиты на определенное напряжение срабатывания, что задается соответствующей разбалансировкой плеч коромысла 8.

Предлагаемое реле работает следующим образом.

Входной электрод 5 реле подсоединяют к источнику высокого напряжения, например отрицательному полюсу аппарата для франклинизации и аэроионизации АФ-3 (не показан), а неподвижный контакт 3 - к головному электроду этого аппарата. Другой неподвижный контакт 4 подсоединяют к блоку автоматики (не показан), предназначенному для отключения АФ-3.

При процедуре больной сидит на стуле, касаясь ногами металлического листа, соединенного с положительным полюсом источника высокого напряжения аппарата АФ-3. Металлический лист вместе со стулом находится на изолированной подставке. Над головой больного на расстоянии 12-15 см располагается головной электрод, имеющий лепестки полусферической формы, снабженные остриями. Головной электрод соединен через контакты 3 и 12 реле с отрицательным полюсом аппарата АФ-3. Между головным и ножным электродами прикладывается напряжение до 50 кВ.

Предлагаемое реле защиты работает на электродинамическом эффекте стекающего заряда, при котором на остроконечном электроде 14, находящемся в воздушной среде, под действием электронов и аэроионов возникает давление, способное развернуть коромысло 8 вокруг оси 6. В процессе настройки реле регулировочной гайкой 16 производят разбалансировку коромысла 8 и добиваются того, чтобы при напряжении на коромысле до 50 кВ контакты 3 и 12 были замкнуты, а при более высоких напряжениях (U>50 кВ) чтобы эти контакты размыкались под действием электродинамической силы, разворачивающей коромысло 8.

Если в результате перенапряжения в сети или в результате неисправности аппарата АФ-3 значительно увеличивается напряжение на выходе высоковольтного источника, то в этом случае резко возрастает число стекающих электронов и отрицательных ионов 17, которые отталкиваются от острия электрода 14, и число положительных ионов 18, бомбардирующих электрод 14. В результате этого резко возрастает давление на конце коромысла 8, где расположен электрод 14, что приводит к вращению коромысла 8 вокруг оси 6 (фиг.3). Коромысло 8 вращается до замыкания контактов 13 и 4 (фиг.4), при этом срабатывает система автоматики, и высоковольтный источник отключается.

Предлагаемое реле отличается простотой и низкой себестоимостью, что позволит широко использовать его для релейной защиты в высоковольтной технике.

Реле защиты, содержащее корпус из диэлектрического материала, в котором закреплены входные и выходные электроды, чувствительный элемент и контакты, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде металлического коромысла с контактами на концах и остроконечным электродом на тыльной стороне одного из контактов, коромысло подвижно закреплено на металлической оси, соединенной электропроводом с входным электродом, кроме того, коромысло снабжено резьбой и регулировочной гайкой, расположенными между остроконечным электродом и осью коромысла.