RU207371U1 - ELECTRIC CONNECTOR HEATING SENSOR - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам контроля электрических соединителей промышленного и бытового назначения.Технический результат заключается в доступности присоединения к стандартным электрическим соединителям за счёт передачи сигнала на отключение по проводникам вилок и розеток независимо от сочетания их штырей и гнёзд.Достижение требуемого результата получено в конструкции, содержащей две пары замыкающихся контактов в корпусе между гнёздами или штырями для вилки и розетки электрического соединителя соответственно, в каждой паре один контакт биметаллический и соединён непосредственно с гнездом или штырём, а другой с заземляющим контактом через делитель напряжения, отличающейся тем, что снабжена коромыслом, которое внутри корпуса в центре опирается через вращающуюся опору и выполнено из диэлектрического материала, второй контакт каждой пары с одной стороны неподвижно заделан в корпусе и с другой стороны опирается на свою сторону коромысла.The utility model relates to devices for monitoring electrical connectors for industrial and household use. The technical result is the availability of connection to standard electrical connectors by transmitting a disconnection signal along the conductors of plugs and sockets, regardless of the combination of their pins and sockets. The achievement of the required result is obtained in a design containing two pairs of closing contacts in the case between the sockets or pins for the plug and socket of the electrical connector, respectively, in each pair one contact is bimetallic and connected directly to the socket or pin, and the other to the grounding contact through a voltage divider, characterized in that it is equipped with a rocker, which is inside The housing in the center rests through a rotating support and is made of a dielectric material, the second contact of each pair on one side is fixedly embedded in the housing and on the other side rests on its side of the rocker arm.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам контроля электрических соединителей промышленного и бытового назначения [ГОСТ IЕС 60309-1-2016, ГОСТ 30988.1-2020 (IEC 60884-1:2013)], среди которых наибольшее распространение имеют двухполюсные вилки с круглыми штырями и штепсельные розетки с боковым заземляющим контактом [ГОСТ 7396.1-89 (МЭК 83-75)]. Преимущество указанных вилок и розеток заключается в возможности соединения независимо от сочетания полюсов. The proposed utility model relates to devices for monitoring electrical connectors for industrial and household use [GOST IEC 60309-1-2016, GOST 30988.1-2020 (IEC 60884-1: 2013)], among which the most widespread are bipolar plugs with round pins and sockets with side grounding contact [GOST 7396.1-89 (IEC 83-75)]. The advantage of these plugs and sockets is that they can be connected regardless of the pole combination.

Неисправность электрических соединителей или нарушение правил эксплуатации часто являются причиной пожаров. Источником зажигания при таких пожарах как правило являются нагретые проводники и металлические детали соединений. Поэтому объективным неэлектрическим показателем работы является температура, например, стандартами установлено, что превышение температуры выводов не должно быть более 50°С, либо максимальное превышение температуры доступных металлических деталей должно быть не выше 30°К, а доступных неметаллических частей – не выше 40°К.Malfunctioning electrical connectors or improper operation are often the cause of fires. The ignition source in such fires is usually heated conductors and metal parts of the joints. Therefore, an objective non-electrical indicator of work is temperature, for example, the standards establish that the temperature rise of the terminals should not be more than 50 ° C, or the maximum temperature rise of accessible metal parts should not be higher than 30 ° K, and available non-metallic parts should not be higher than 40 ° K ...

Соответствующие своевременные меры защиты обеспечиваются ограничением нагрева, и одним из наиболее эффективных решений является отключение электропитания с помощью устройств дифференциального тока, которые получают сигналы на отключение по проводникам электрических цепей в виде слаботочных замыканий на землю [RU 2454258 C1, 16.03.2011]. Указанный принцип действия реализует «Пожарный сторож-имитатор повреждения изоляции противопожарного устройства защитного отключения электроустановки» [RU 133746 U1, 04.07.2013], который имеет соединенные через делитель напряжения две пары замыкающихся контактов, и управляется проводным или беспроводным сигналом пожарного извещателя.Appropriate timely protection measures are provided by limiting heating, and one of the most effective solutions is to disconnect the power supply using differential current devices, which receive disconnection signals along the conductors of electrical circuits in the form of low-current earth faults [RU 2454258 C1, 16.03.2011]. This principle of operation is implemented by the "Fire watchdog-simulator of insulation damage of a fire safety device for an electrical installation" [RU 133746 U1, 04.07.2013], which has two pairs of closing contacts connected through a voltage divider, and is controlled by a wired or wireless signal from a fire detector.

Среди других аналогов можно указать ряд конструкций, содержащих пожарный извещатель в корпусе электрической розетки [RU 2458441 C2, 01.02.2008], [RU 2458442 C2, 01.02.2008], а также датчики нагрева (измерения температуры) [RU 197047 U1, 18.12.2019] , [RU 166536 U1, 14.04.2016], [RU 2647995 C2, 08.04.2016], [ES2841900 (T3) ― 2021-07-12], [CN112769014 (A) ― 2021-05-07].Other analogs include a number of designs containing a fire detector in an electrical outlet housing [RU 2458441 C2, 02/01/2008], [RU 2458442 C2, 02/01/2008], as well as heating sensors (temperature measurements) [RU 197047 U1, 18.12. 2019], [RU 166536 U1, 04/14/2016], [RU 2647995 C2, 04/08/2016], [ES2841900 (T3) - 2021-07-12], [CN112769014 (A) - 2021-05-07].

В качестве ближайшего аналога для предлагаемой конструкции выбран «Датчик перегрева контактной детали силового электрооборудования» [RU 187 873 U1, 25.12.2018], содержащий пару контактов, закрепленных на контактной детали параллельно друг другу, и выполненных из биметалла с замыкаемыми при нагреве концами, причём закрепление первого контакта выполнено с образованием теплового и электрического контакта с диагностируемой контактной деталью, закрепленный конец второго контакта, отделен от закрепленного конца первого контакта электро-теплоизолятором.As the closest analogue for the proposed design, the "Overheating sensor of the contact part of power electrical equipment" [RU 187 873 U1, 25.12.2018] was selected, containing a pair of contacts fixed on the contact part parallel to each other and made of bimetal with the ends that are closed when heated, and the fixing of the first contact is made with the formation of thermal and electrical contact with the diagnosed contact piece, the fixed end of the second contact is separated from the fixed end of the first contact by an electric heat insulator.

Общий недостаток указанных аналогов заключается в том, что при опасном нагреве эффективность защиты стандартных вилок и розеток зависит от нагрева конкретных гнёзд, штырей и наличия дополнительных линий связи, соответственно теряется возможность независимого выбора полюсов. The general disadvantage of these analogs is that, with dangerous heating, the protection efficiency of standard plugs and sockets depends on the heating of specific sockets, pins and the presence of additional communication lines, respectively, the possibility of an independent choice of poles is lost.

При осуществлении и использовании предлагаемой полезной модели обеспечивается решение указанной технической проблемы, что расширяет возможности применения. Технический результат будет заключаться в доступности присоединения к стандартным электрическим соединителям за счёт передачи сигнала на отключение по проводникам вилок и розеток независимо от сочетания их штырей и гнёзд. When implementing and using the proposed utility model, a solution to the specified technical problem is provided, which expands the possibilities of application. The technical result will be the availability of connection to standard electrical connectors by transmitting a signal to disconnect through the conductors of plugs and sockets, regardless of the combination of their pins and sockets.

Достижение требуемого результата получено в конструкции, содержащей две пары замыкающихся контактов в корпусе между гнёздами или штырями для вилки и розетки электрического соединителя соответственно, в каждой паре один контакт биметаллический и соединен непосредственно с гнездом или штырём, а другой с заземляющим контактом через делитель напряжения, отличающейся тем, что снабжена коромыслом, которое внутри корпуса в центре опирается через вращающуюся опору и выполнено из диэлектрического материала, второй контакт каждой пары с одной стороны неподвижно заделан в корпусе и с другой стороны опирается на свою сторону коромысла. The achievement of the required result was obtained in a design containing two pairs of closing contacts in the case between the sockets or pins for the plug and socket of the electrical connector, respectively, in each pair one contact is bimetallic and connected directly to the socket or pin, and the other to the grounding contact through a voltage divider, which differs in that it is equipped with a rocker, which inside the body in the center rests through a rotating support and is made of a dielectric material, the second contact of each pair is fixedly embedded in the body on one side and rests on its side of the rocker on the other side.

Предлагаемая конструкция показана на фиг. 1-6, где приняты следующие обозначения деталей: 1 – корпус, 2 – штыри вилки, 3 – гнезда розетки, 4 – заземляющий контакт, 5 и 6, 7 и 8 – пары замыкающихся контактов, 9 – коромысло, 10 – стандартный электрический соединитель (вилка или розетка), L – фазный проводник, N – нулевой рабочий проводник, Pe – нулевой защитный проводник, R и C – резистор и конденсатор делителя напряжения, t L и t N – температуры штырей или гнезд, соединенных с фазным и нулевым проводниками соответственно, Iз – ток замыкания на землю, Uc – напряжение на конденсаторе, QFD – устройство дифференциального тока (автоматический выключатель дифференциального тока с встроенной защитой от сверхтока).The proposed design is shown in FIG. 1-6, where the following part designations are accepted: 1 - housing, 2 - plug pins, 3 - socket sockets, 4 - grounding contact, 5 and 6, 7 and 8 - pairs of closing contacts, 9 - rocker arm, 10 - standard electrical connector (plug or socket), L - phase conductor, N - neutral working conductor, Pe - neutral protective conductor, R and C - resistor and capacitor of the voltage divider, t L and t N - temperatures of pins or sockets connected to phase and neutral conductors respectively, Ic - earth fault current, Uc - capacitor voltage, QFD - differential current device (differential current circuit breaker with built-in overcurrent protection).

Детали устройства (Фиг. 1, 2) закреплены в корпусе 1 из диэлектрического материала, например, штыри 2 могут быть залиты при формовании, а гнёзда 3 и заземляющие контакты 4 уложены в соответствующие полости. Первые контакты каждой пары 5 и 7 биметаллические и соединены со штырями 2 или гнёздами 3 преимущественно с помощью контактной сварки. Вторые контакты 6 и 8 неподвижно заделаны в корпус 1 с одной стороны. Коромысло 9 в центре опирается на корпус через вращающуюся опору, а контакты 6 и 8 опираются на свою сторону коромысла. Кроме того, контакты 6 и 8 соединены с заземляющим контактом 4 через делитель напряжения, состоящий из конденсаторов (С) и резисторов (R), которые выбраны так, чтобы ток замыкания за землю (Iз) для фазного проводника через последовательную R-C цепь был больше значения номинального отключающего дифференциального тока.Details of the device (Fig. 1, 2) are fixed in a housing 1 made of a dielectric material, for example, pins 2 can be filled during molding, and sockets 3 and grounding contacts 4 are laid in the corresponding cavities. The first contacts of each pair 5 and 7 are bimetallic and are connected to pins 2 or sockets 3 mainly by means of resistance welding. The second contacts 6 and 8 are fixedly embedded in the housing 1 on one side. The rocker arm 9 in the center rests on the body through a rotating support, and contacts 6 and 8 rest on their side of the rocker arm. In addition, pins 6 and 8 are connected to ground pin 4 through a voltage divider consisting of capacitors (C) and resistors (R), which are selected so that the earth fault current (Ic) for the phase conductor through the series RC circuit is greater than the value rated residual breaking current.

Датчик нагрева электрического соединителя применяется наравне со стандартными электрическими соединителями 10 (Фиг. 2), а также соединяется с ними и используется в качестве вилки, розетки или адаптера по обычной трёхпроводной схеме (L-N-Pe) при этом контролирует не только температуру своих штырей и гнёзд, но и температуру соединенных с ним деталей стандартных вилок и розеток. Действие по защите реализуется в цепи, защищенной устройством дифференциального тока QFD (Фиг. 3).The electrical connector heating sensor is used on a par with standard electrical connectors 10 (Fig. 2), and also connects to them and is used as a plug, socket or adapter according to the usual three-wire circuit (LN-Pe) while monitoring not only the temperature of its pins and sockets , but also the temperature of the connected parts of standard plugs and sockets. The protection action is implemented in a circuit protected by a QFD residual current device (Fig. 3).

В нормальном режиме электропитание осуществляется через штекеры 2, затем передаётся к электроприёмнику или на присоединенные штекеры 10, при этом температура всех деталей остаётся в допустимых пределах, и пары контактов не замкнуты. In normal mode, the power supply is carried out through plugs 2, then it is transmitted to the electrical receiver or to the connected plugs 10, while the temperature of all parts remains within acceptable limits, and the pairs of contacts are not closed.

Варианты обнаружения опасного нагрева для пояснения представлены на Фиг. 4-6. Нагрев может быть вызван превышением тока из-за неправильной эксплуатации или неисправности электроприёмника, а также при нормальном токе из-за увеличения переходных сопротивлений. Такой нагрев как правило локализуется и в первую очередь проявляется на штырях 2 или гнёздах 3. Затем благодаря непосредственному контакту нагреваются контакты 5 или 7. Поскольку они биметаллические, то происходит их тепловая деформация и замыкание с контактами 6, 8. Variants of detecting dangerous heating are presented in FIG. 4-6. Heating can be caused by excess current due to improper operation or malfunction of the electrical receiver, as well as at normal current due to an increase in transient resistance. Such heating is usually localized and primarily manifests itself on pins 2 or sockets 3. Then, due to direct contact, contacts 5 or 7 are heated. Since they are bimetallic, they are thermally deformed and closed with contacts 6, 8.

Дальнейшее действие зависит от того, какие штыри или гнёзда нагреваются. В первом варианте, если нагревается штырь или гнездо, находящееся под напряжением (присоединённые к фазному проводнику L) (Фиг. 4), то замыкание контактов 5 и 6 сразу приводит к появлению тока Iз через резистор R и конденсатор C делителя напряжения на заземляющий контакт и нулевой защитный проводник Pe. Такой ток, как ток замыкания на землю, вызывает отключение устройства дифференциального тока QFD, электропитание прекращается и предотвращается опасное развитие ненормального режима. После отключения детали остывают и за счёт упругости контактов возвращаются в исходное положение. Для повторного включения электропитания требуется выяснить и устранить причину нагрева, что исключает автоматическое повторение опасной ситуации. Further action depends on which pins or sockets are heated. In the first variant, if a pin or socket under voltage (connected to the phase conductor L) (Fig. 4) heats up, then the closure of contacts 5 and 6 immediately leads to the appearance of a current Ic through the resistor R and capacitor C of the voltage divider to the grounding contact and neutral protective conductor Pe. A current such as earth fault current causes the QFD to trip, the power supply is cut off, and dangerous abnormal conditions are prevented. After disconnection, the parts cool down and, due to the elasticity of the contacts, return to their original position. To reconnect the power supply, it is necessary to find out and eliminate the cause of the heating, which excludes the automatic repetition of the dangerous situation.

Второй вариант (Фиг. 5) связан с нагревом штыря 2 или гнезда 3, присоединённых к нулевому рабочему проводнику N. Тепловое деформирование и замыкание контактов 5 и 6 в этом случае приводит к повороту коромысла 9, поскольку на него опирается контакт 6. В свою очередь коромысло перемещает контакт 8 до соединения с контактом 7. В этом случае также возникает ток замыкания на землю Iз, и происходит соответствующее срабатывание устройства дифференциального тока QFD.The second option (Fig. 5) is associated with the heating of pin 2 or socket 3 connected to the zero working conductor N. Thermal deformation and closure of contacts 5 and 6 in this case leads to rotation of the rocker arm 9, since contact 6 rests on it. the rocker arm moves contact 8 until it is connected to contact 7. In this case, the earth fault current Ic also occurs, and the corresponding operation of the QFD differential current device occurs.

Третий вариант (Фиг. 6) реализуется при одновременном нагреве деталей 2 (3), присоединённых к фазному L и к нулевому защитному проводнику N. Возникновение тока замыкания на землю Iз здесь вызывается замыканием контактов 5 и 6, но действие коромысла ускоряет это замыкание, поскольку с другой стороны на него нажимают контакты 7 и 8. The third option (Fig. 6) is realized with the simultaneous heating of parts 2 (3), connected to phase L and to the neutral protective conductor N. on the other hand, pins 7 and 8 are pressed on it.

Таким образом, при любом соединении со стандартными электрическими соединителями обеспечивается необходимая реакция на нагрев деталей. Сигнал на отключение передаётся по проводникам L-Pe вилок и розеток независимо от сочетания их штырей и гнёзд.Thus, any connection with standard electrical connectors provides the necessary response to heating of parts. The trip signal is transmitted along the L-Pe conductors of plugs and sockets, regardless of the combination of their pins and sockets.

Claims (1)

Датчик нагрева электрического соединителя, содержащий две пары замыкающихся контактов в корпусе между гнёздами или штырями для вилки и розетки электрического соединителя соответственно, в каждой паре один контакт биметаллический и соединён непосредственно с гнездом или штырём, а другой - с заземляющим контактом через делитель напряжения, отличающийся тем, что снабжён коромыслом, которое внутри корпуса в центре опирается через вращающуюся опору и выполнено из диэлектрического материала, второй контакт каждой пары с одной стороны неподвижно заделан в корпусе и с другой стороны опирается на свою сторону коромысла.An electrical connector heating sensor containing two pairs of closing contacts in the housing between the sockets or pins for the plug and socket of the electrical connector, respectively, in each pair one contact is bimetallic and connected directly to the socket or pin, and the other is connected to the grounding contact through a voltage divider, which differs in that , which is equipped with a rocker, which inside the body in the center rests through a rotating support and is made of a dielectric material, the second contact of each pair is fixedly embedded in the body on one side and rests on its side of the rocker on the other side.

Images