Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_16
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_166967.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=166967&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
Patent Translate
Powered by EPO and Google
Patent Translate is currently overloaded by requests. Please try again in a few seconds.
We apologise for any inconvenience this may cause.
Contact Patent Translate team
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_166968.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=166968&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB166968A
[]
Openb.ear geainL I.
ден 25. Август 1921 г., Патентная спецификация
Дата подачи заявки: апрель. 24, 1920. № 11401/20.
Слева полностью: Январь. 24, 7921.
Завершено. Принято: должным образом 25, 7921.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
166,968 Усовершенствования в области защитных устройств для электроаппаратов и связанные с ними
аспекты.
Мы, компания BRITISH THOMSON-HOUSTON COMPANY LIMITED, британская компания, зарегистрированная
по адресу: 83, Кэннон-стрит, Лондон, Восточный Кейп-стрит, 40, 4, настоящим признаем природу данного
изобретения (через него проходит ток, а также изоляция между проводником и проводником). Как известно, 45
Шенектади, округ Шенектади, работа такого аппарата всегда сопровождается развитием Америки), и чем
больше тепла и мощности, которую такой защитный аппарат выдает, или чем больше нагрузка на него, тем
больше нагрев и тем выше температура. Наше изобретение относится к устройствам, которые переносятся,
50 теплового типа и предназначенным для своей цели.
обеспечить термозащитное устройство, которое находится в аппарате. Температура, которая может быть
достигнута в аппарате для предотвращения перегрева, ограничена температурой, которую может выдержать
конкретная изоляция без ограничения ее изоляционных свойств, что делает ее по сути функцией
температуры. Это электрическое устройство, которое, в частности, будет ограничено температурой, которую
может выдержать данная изоляция. Это существенное улучшение, сочетающее в себе как структурные, так и
функциональные характеристики, при необходимости, нагрузочная способность аппарата по существу
является функцией температуры.
Известные в данной области техники: Поскольку тепловое воздействие на критическую температуру является
в значительной степени ограничивающим фактором в работе электрических аппаратов критического типа,
очевидно, что единственным эффективным способом защиты таких машин является защита с помощью
защитного устройства, за исключением очень ограниченных по теплоотдаче устройств. Различные защитные
устройства для таких аппаратов были предложены и использованы для предотвращения перегрева
электрических аппаратов, особенно динамо-машин. Это произошло не из-за рабочих характеристик, а лишь
из-за недостаточного понимания критической температуры для защиты электрических и тепловых
характеристик таких устройств, как динамо-машины, и основных механизмов, которые, например, были
обнаружены.
причины перегрева, а также «из фактических данных испытаний зависят от отсутствия понимания того, как
воспроизвести образование горячей точки или точки, где температура в устройстве, обеспечивающем
теплоотдачу, превышает температуру в других точках». Когда'-.
защита. ' i- -температура горячей точки cer- ( [Цена 11-] 1. -. -.-.-L -...1;.
166,968 Рост цен на определенные классы машин составляет 50%.
По данным Американского института инженеров-электриков, температура выше температуры окружающей
среды или комнатной температуры достигнута.
Институт установил температуру окружающей среды на уровне 400 °C, поэтому критическая рабочая
температура в данном случае составляет предельную температуру горячей точки 900 °C; по мере улучшения
характеристик изоляции, окружающей проводники, может быть допустимо повышение температуры горячей
точки на 55 или 600 °C выше температуры окружающей среды.
Нагрев проводников в защищаемом устройстве происходит непосредственно за счет протекающих по ним
токов и представляет собой тепловой эффект 12R. Нагрев металлической массы, окружающей проводники,
происходит за счет теплопроводности, выделяемой в проводниках, а также за счет гистерезисных или
EDDV-потерь токовых потерь в массе.
Массу материала, окружающего проводники, включая железные пластины, раму и т. д., мы в дальнейшем
будем обозначать для целей описания как раму машины. Хорошо известно, что горячая точка может
образовываться либо в проводниках, либо в корпусе машины и может изменять свое местоположение в одной
и той же машине между проводниками и корпусом при изменяющихся условиях нагрузки. Таким образом,
очевидно, что любое термозащитное устройство, предназначенное для защиты от перегрева только в
результате температурных колебаний проводников или только корпуса, не способно защитить такие машины.
Если электрический аппарат, например, динамо-машина, подвергается небольшой перегрузке, то для
достижения критической температуры в самой горячей точке машины 500 °C потребуется определенное
время. Например, по мере увеличения величины перегрузки время, необходимое для достижения критической
температуры в самой горячей точке, взятое из той же температуры окружающей среды, соответственно
уменьшается, так что получается логарифмическая кривая зависимости времени от нагрузки. Предложенное
нами защитное устройство сконструировано таким образом, чтобы воспроизводить эту кривую изменения
температуры в самой горячей точке любой динамо-машины и вызывать размыкание цепи машины за время,
равное тому, которое требуется для достижения критической температуры в самой горячей точке машины.
Специалисты в этой области уже давно это признают, и для достижения этого результата были предложены
различные устройства. Сконструированные таким образом устройства представляли собой лишь реле с
тепловой задержкой, не содержащие элементов, жизненно необходимых для создания тепловой
характеристики, совпадающей с характеристикой защищаемого оборудования.
Благодаря конструкции нашего устройства мы можем воспроизвести тепловые характеристики защищаемой
машины во всем диапазоне перегрузок или при любых существующих условиях тока.
Для выполнения этой функции мы используем два элемента, реагирующих на один и тот же ток, проходящий
через защищаемую машину 75, или на пропорциональную часть этого тока. При этом одному элементу
требуется значительно большая задержка для достижения критической температуры, чем другому элементу
при той же величине перегрузки. Таким образом, мы пропорционально распределяем воздействие этих
элементов, так что задержка, возникающая в результате их взаимодействия, удваивает задержку
защищаемой машины. Таким образом, мы предлагаем способ воспроизведения значительно различающихся
кривых тепловых характеристик путем простого изменения пропорционального эффекта каждого элемента
без изменения его конструктивного решения, как это было необходимо ранее. 91 При сравнительно
небольших перегрузках тепло, выделяемое в проводниках, передается на корпус машины, медленно повышая
его температуру и температуру проводников, 95 тогда как при чрезмерных перегрузках тепло выделяется в
проводниках настолько быстро, что они достигают критической температуры очень быстро и до того, как
какое-либо существенное количество тепла передается на корпус машины.
Таким образом, при сравнительно небольших перегрузках, требующих значительного времени для
достижения критической температуры в горячей точке, преобладает эффект элемента нашего устройства 105
с большей задержкой по времени, тогда как при чрезмерных перегрузках, таких как короткие замыкания,
преобладает эффект элемента с меньшей задержкой по времени, влияющий на размыкание цепи 110
машины. Как и при чрезмерных перегрузках, тепловые характеристики проводников в большей или меньшей
степени не зависят от характеристик корпуса машины, соответственно, в этих условиях элемент нашего
устройства с меньшей задержкой срабатывает в большей или меньшей степени независимо от других
элементов нашего устройства. 120 166,968 Элементы нашего устройства также расположены таким образом,
чтобы непосредственно подвергаться воздействию изменений температуры окружающей среды аналогично
самой машине, так что результирующая температура устройства не только пропорциональна температуре
самой горячей точки машины, но и точно равна этой температуре.
Когда нагрузка на машину носит переменный характер, особенно важно, чтобы характеристики охлаждения
защитного устройства соответствовали характеристикам охлаждения самой машины. Мы выполняем эту
функцию путем надлежащего регулирования интенсивности излучения от тепловых элементов. Далее
следует понимать, что под термином «тепловые характеристики» мы подразумеваем как характеристики
нагрева, так и характеристики охлаждения.
Особенности конструкции и принцип действия нашего изобретения будут понятны из приведенного ниже
описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых показаны предпочтительные варианты
осуществления нашего изобретения.
На фиг. 1 представлена схематическая иллюстрация защитного устройства, воплощающего принципы нашего
изобретения; на фиг. 1 графически показаны тепловые характеристики нашего устройства при различных
условиях регулировки; на фиг. 3 графически показаны тепловые характеристики различных электрических
устройств, подлежащих защите; на фиг. 4 в перспективе показан предпочтительный вариант исполнения
нашего устройства с фрагментом, удаленным для наглядности; на фиг. 5 представлен перспективный вид
элементов, составляющих устройство на фиг. 2, с указанием их соединения с защищаемым электрическим
устройством; и на фиг. 6 представлен перспективный вид детали устройства на фиг. 1.
1
На фиг. 1 показан пример, воплощающий принципы термозащитного устройства нашего изобретения и
включающий два элемента 1 и 2, каждый из которых имеет соответственно теплоаккумулирующую массу 3 и
4, нагревательные элементы 5 и 6, а также термочувствительные элементы 7 и 8.
Термочувствительные элементы 7 и 8 находятся в теплопроводящей связи с теплоаккумулирующими
массами 3 и 4 соответственно и служат средствами индикации температуры для этих двух элементов. Для
этой цели тепловые элементы 7 и 8 изготовлены из термостатического металла, предпочтительно в виде
полос, которые закреплены одним концом на соответствующих теплоаккумулирующих массах 3 и 4. На
противоположных концах элементов 7 и 8 расположены взаимодействующие контактные элементы 9 и 10,
которые сближаются и входят в зацепление в ответ на изгиб элементов 7 и 8. Нагревательные элементы 5 и 6
соединены последовательно и предназначены для последовательного подключения к цепи защищаемого
аппарата или для подключения к цепи 70 с целью приема пропорциональной части тока в этой цепи. Масса
элемента 1 (3) значительно больше массы элемента 2 (4), поэтому для нагрева массы 3 до заданной
температуры требуется значительно большая задержка, чем для нагрева массы 4 до той же температуры.
Таким образом, элемент 1 работает с большой задержкой, а элемент 2 80 — с гораздо меньшей задержкой.
Характеристическая кривая тепловых характеристик элемента 1 показана кривой B на рис. 2. Эта кривая
показывает время, необходимое этому элементу нашего устройства для достижения критической
температуры 900 °C.
например, при различных значениях нагрузки.
Тепловые характеристики элемента 2 нашего устройства при тех же условиях показаны кривой А на рис. 2. 90
Эти две кривые получены при заданном объеме теплового аккумулятора для каждого элемента. Под
термином «объем теплового аккумулятора» мы понимаем отношение произведения массы и ее удельной
теплоемкости к излучающей поверхности массы.
Согласно этому термину, элемент 1 имеет гораздо больший объем теплоаккумулирующего элемента по
сравнению с элементом 2, и поэтому элемент 1 нагревается медленнее, чем элемент 2. При наличии этих
двух заранее определенных объемов теплового аккумулятора элемент 1 имеет задержку по времени,
большую, чем у защищаемого им аппарата, в то время как элемент 2 имеет задержку по времени 105,
меньшую, чем у такого аппарата, так что тепловые характеристики защищаемого электрического аппарата
будут находиться между двумя кривыми A и B. Таким образом, мы можем воспроизвести кривую тепловой
характеристики 110 любого аппарата, имеющего кривую, лежащую между кривыми A и B, используя либо
только элемент 1 или 2, либо правильно пропорционально распределяя воздействие таких элементов для
получения результирующего эффекта, воспроизводящего 115 такую кривую. В результате получается ob.
Содержащиеся в одном и том же устройстве без изменения конструктивного решения какого-либо из
элементов, а лишь путем изменения соотношения сопротивлений двух нагревательных элементов 120
166,968 5 и 6, то есть путем изменения соотношения подводимой тепловой энергии к массам
теплоаккумулирующих элементов 3 и 4, так что время, необходимое для зацепления контактов 9 и 10, будет
больше или меньше в зависимости от того, какой элемент — 1 или 2 — преобладает. Для достижения этого
результата мы можем изменить сопротивление одного или обоих нагревательных элементов 5 или 6.
На кривой C на рис. 2 показаны результирующие тепловые характеристики нашего устройства, имеющего
сопротивление нагревательных спиралей 5 и 6 в соотношении 35 к 1 и 30 к 1, на кривой D — в соотношении 12
к 1, а на кривой E — в соотношении 5 к 1. Таким образом, очевидно, что при правильном соотношении
сопротивлений нагревательных элементов 5 и 6 можно получить результирующую тепловую характеристику,
которая будет воспроизводить любую кривую, лежащую между пределами кривых A и B. Предположим, что
соотношение сопротивлений нагревательных элементов 5 и 6 составляет 12 к 1, что соответствует тепловой
характеристике машины, показанной кривой D. При сравнительно небольшой перегрузке, скажем, 125%,
теплоаккумулирующая масса 4 элемента 2 нагревается до максимальной температуры, которую она
достигнет за сравнительно короткий промежуток времени, и за счет теплопроводности термостатический
элемент 8 изгибается, перемещая свой контакт 10 к контакту 9 на пропорциональное расстояние. Благодаря
большему объему теплоаккумулирующего элемента 1, его теплоаккумулирующая масса 3 достигает конечной
температуры значительно медленнее, и термостатический элемент 7 медленно изгибается, чтобы его контакт
9, наконец, зацепился с контактом 10 для управления, например, цепью отключения выключателя,
управляющего цепью машины.
В результате задержка по времени, необходимая для того, чтобы контакты 9 и 10 элементов 7 и 8 вошли в
зацепление, такая же, как и задержка, необходимая для достижения критической температуры в самой
горячей точке машины. При таких условиях нагрузки преобладает более медленный элемент задержки
времени, определяющий результирующую задержку времени. При серьезных перегрузках, например,
вызванных короткими замыканиями, тепло в проводниках машины выделяется настолько быстро, что к
корпусу передается очень мало тепла, и в результате на проводниках образуется горячая точка, что требует
быстрого размыкания цепи. В этом случае масса 4 элемента 2, обеспечивающего кратковременную задержку,
нагревается с той же скоростью, что и проводники, и термостатический элемент 8 изгибается, перемещая
свой контакт 10 непосредственно в зацепление с контактом 9 до того, как контакт 9 успеет переместиться на
сколько-нибудь значительное расстояние. Таким образом, преобладает эффект элемента 2, и при этих
чрезмерных условиях он действует практически независимо от элемента 1.
Для калибровки мы подвергаем элементы 1 и 2 нашего устройства критической температуре 900 °C и
располагаем 70 термостатических элементов 7 и S таким образом, чтобы их контакты соприкасались друг с
другом. Эта настройка будет соответствовать машине с номинальной мощностью 500 Вт, изоляция которой
может выдерживать повышение температуры на 75°C выше температуры окружающей среды 400°C. Если
защищаемая машина имеет номинальную мощность 400 Вт, что соответствует критической температуре
800°C, мы уменьшаем расстояние, на которое должны переместиться контакты, так что при температуре 80°C
контакт замкнется.
По мере снижения температуры окружающей среды машине требуется больше времени для достижения
критической температуры, или же она может перевозить больший груз до достижения критической
температуры. Наше устройство автоматически решает эту задачу, поскольку чем ниже температура
окружающей среды, тем сильнее термостатические элементы 7, 90 и 8 изгибаются в одном направлении,
увеличивая расстояние между контактами 9 и 10, что требует большей нагрузки и большего времени для их
срабатывания. 95 На рис. 3 показаны температурные характеристики трех различных типов защищаемого
оборудования.
Кривая F соответствует динамо-машине асинхронного типа. 100 Кривая G соответствует трансформатору, а
кривая H — динамо-машине роторного преобразователя.
Следует отметить, что кривые F и G находятся в пределах кривых A и B 110 на рис. 2 и могут быть
воспроизведены с помощью соответствующего пропорционального воздействия элементов 1 и 2. Поскольку
кривая H, с другой стороны, имеет большую временную задержку, чем элемент 1, для воспроизведения
тепловых характеристик этого типа машины необходимо увеличить временную задержку элемента 1, что
достигается за счет увеличения объема теплового аккумулятора этого элемента. Объем теплового
аккумулятора 11j может быть увеличен простым теплоизоляционным покрытием массы теплового
аккумулятора, что эквивалентно уменьшению излучающей поверхности, или, если требуется еще большее
увеличение объема теплового аккумулятора, то увеличить массу теплового аккумулятора или использовать
массу с более высокой удельной теплоемкостью. Получив подходящий объем теплового аккумулятора, можно
построить кривую тепловых характеристик элемента таким образом, чтобы кривые, типичные для G,
находились между модифицированными кривыми, соответствующими A и B (рис. 2), а затем,
соответствующим образом пропорционально сопоставив эффекты элементов 1 и 2, как описано ранее, можно
получить желаемую кривую (продублированную).
Для машин с тепловыми характеристиками кривой H ii может быть целесообразно повысить кривую A за счет
увеличения объема теплоаккумулятора E элемента 2. В случае роторных преобразователей допустимая
величина перегрузки часто ограничена трудностями коммутации. В таком случае защитное устройство ol7
может обеспечивать тепловую защиту, воспроизводя тепловые характеристики машины до момента
возникновения проблем с коммутацией, после чего перегрузки, превышающие эту величину, приведут к
срабатыванию автоматического устройства, мгновенно размыкающего цепь. Данная рабочая характеристика
показана пунктирной линией на кривой G.
Вместо получения результирующей задержки времени путем механической взаимосвязи двух элементов 1 и
2, то есть путем объединения деформаций двух термостатических элементов 7 и 8, мы можем получить ту же
самую задержку времени путем тепловой взаимосвязи элементов.
Для получения этой тепловой зависимости мы сохраняем элемент 1, как показано на рис. 1, и используем
термостатический элемент 7 элемента 1 в качестве второго или более короткого по времени элемента нашего
устройства. Масса этого элемента 7 выполнена таким образом, чтобы она дублировала массу 4 элемента 2, и,
соединяя этот элемент так, чтобы он сам проходил через него при нагревании, можно добиться его
пропорционального изгиба, благодаря чему он будет служить одновременно индикатором температуры и
объемом для хранения тепловой энергии. Таким образом, за счет правильного соотношения массы и
сопротивления термостатического элемента 7, он объединяет функции массы 4, нагревательной спирали 6 и
термостатического элемента S. Следовательно, термостатический элемент 7 не только действует путем
проводимости, указывая температуру элемента 1, но и сам по себе действует одновременно как элемент 2
нашего устройства, через который проходит тот же ток, что и через нагревательную спираль 5 элемента 1.
Таким образом, мы объединили тепловые характеристики элемента 00 2 в термостатическом элементе
элемента 1.
Данная модифицированная компоновка 7 элементов нашего защитного устройства e — это та форма, которую
мы предпочитаем использовать на практике и в коммерческом применении нашего изобретения. Эта
модифицированная схема 65d и соединения ее элементов в цепи защищаемого аппарата показаны на рис. 4 и
5. На этих рисунках элементы 1 1 и 12 соответствуют элементам 70 1 и 2 на рис. 1, при этом элемент 11 имеет
большую задержку по времени, а элемент 12 — малую. Элемент 11, как и прежде, включает в себя массу 13,
накапливающую тепло, нагревательный элемент или катушку 14, а также термочувствительный или
термостатический элемент 15, термически связанный с массой 13. Элемент l12 нашего устройства
представляет собой термостатический элемент 15 элемента 11-t, который расположен таким образом, чтобы
по нему проходил тот же ток, что и по нагревательной катушке 14, и сам по себе объединяет массу,
нагревательные элементы и термочувствительные элементы 2 устройства, показанного на рис. 1.
Термостатический элемент 15, там- 9. В данном случае, воздействие T пропорционально результирующему
эффекту обоих элементов нашего устройства за счет тепловой взаимосвязи элементов.
Этот элемент отклоняется на величину и за время, эквивалентные тепловым характеристикам элемента 11, а
также на величину и за время, эквивалентные его собственным тепловым характеристикам, как и элемент 12.
Этот термостатический элемент взаимодействует на своем свободном конце с неподвижным контактом 16,
который регулируется для целей, описанных далее. Изгиб элемента 15 и его зацепление с контактом 16
приводит в действие цепь отключения 100 — выключателя, управляющего цепью защищаемого устройства.
Аналогично примеру, показанному на рис. 1, свободный конец термостатического элемента 15 перемещается
на заданное расстояние к контакту 16 за относительно короткий промежуток времени в ответ на прямой
нагрев или тепловые характеристики элемента, рассматриваемого как элемент 12 нашего устройства, и
одновременно перемещается на заданное расстояние к контакту 16 за относительно длительный промежуток
времени в ответ на теплопроводность тепла, генерируемого в массе 13, или в соответствии с тепловыми
характеристиками элемента 11. Таким образом, возникающая задержка по времени обусловлена тепловым
взаимодействием и соединением элементов 11 и 12.
В предпочтительной конструкции 120 166 968 элементов нашего устройства мы предусмотрели полое ядро
для теплоаккумулирующей массы 13, внутри которого расположена нагревательная спираль 14. Для того
чтобы термостатический элемент 15 можно было соединить последовательно с нагревательной спиралью 14
в компактной конструкции, мы используем теплоаккумулирующую массу 13 в качестве проводника тока от
нагревательной спирали 14 к термостатическому элементу 15, при этом эта масса не имеет существенного
сопротивления и, следовательно, не оказывает существенного нагревающего эффекта.
Поскольку этот ток должен проходить через термостатический элемент 15, мы предпочитаем изготавливать
нашу теплоаккумулирующую массу 13 из двух аналогичных частей 17 и 18, установленных рядом друг с
другом и разделенных прослойкой из изоляционного материала, такого как асбест.
Таким образом, термостатический элемент 15 выполнен в V-образной конфигурации, причем два его конца
V-образного корпуса соединены с маслом и находятся в тепловом отношении к двум частям 17 и 18
теплоаккумулирующей массы 13. Для обеспечения большого объема теплового аккумулятора при
минимальной массе мы предпочитаем использовать в качестве массы 13 материал с высокой удельной
теплоемкостью, такой как алюминий или его сплавы, таким образом получая не только малую и удобную по
размеру массу, но и очень малый вес.
На рис. 5 показаны элементы нашего термозащитного устройства и их подключение к цепи защищаемого
оборудования. На этом рисунке показано, что защищаемая машина 19 подключена проводниками 20 и 21 к
сети 22 и 23 через устройство размыкания цепи или автоматический выключатель 24.
Выключатель 24 является автоматическим и в показанной на рисунке конструкции предназначен для
размыкания путем подачи напряжения на ленточную катушку 25. Могут использоваться и другие типы
автоматических выключателей, в которых автоматическая работа нарушается при обесточивании катушки,
например, выключатели низкого напряжения. Для обесточивания цепи управления необходимо, чтобы
термостатический элемент 15 и контакт 16 находились в нормальном зацеплении и были разделены при
изгибе элемента. Этого можно легко добиться, просто поменяв местами контакты в местах их соединения с
теплоаккумулирующими элементами 17 и 18, и затем позиционирующий контакт 1.6 для нормального
зацепления.
Для подключения нашего защитного устройства к работе машины 19 предусмотрены два клеммных разъема
26 и 27.
Ток от конденсатора 20 поступает на один вывод 216 устройства и затем проходит через нагревательную
спираль 14.
Поскольку другой конец нагревательной спирали электрически соединен с частью 17 теплоаккумулирующей
массы 13, как показано на рис. 4, ток, выходящий из нагревательной спирали 14, входит в часть 17 массы 13, а
затем через термостатический элемент 15 в другую часть 18 массы 13, причем термостатический элемент 15
электрически и термически соединен с обеими теплоаккумулирующими частями 17 и 18. Из положения 18
массы 13 ток выходит из устройства через клемму 27, которая к нему подключена, и проходит через
проводник 20 (75) к машине 19.
Нагревательная катушка 14 и термостатический элемент 15, таким образом, соединены последовательно друг
с другом и последовательно с цепью защищаемой машины и, следовательно, подвергаются тем же токовым
воздействиям, которые влияют на защищаемую машину; для небольших машин катушка 14 и элемент 15
могут быть напрямую подключены к цепи машины 85, тогда как на больших машинах катушка и элемент будут
соединены через трансформатор или шунт тока, так что катушка и элемент будут реагировать на
пропорциональную часть тока, проходящего через машину.
Как описано относительно рис. 1, калибровка нашего устройства осуществляется путем позиционирования
регулируемого контакта 16 таким образом, чтобы термостатический элемент 15 точно соприкасался с
контактом 16 при температуре 90 °C.
При температуре окружающей среды 400 °C контакты находятся на определенном расстоянии друг от друга, а
при более низких температурах окружающей среды расстояние между ними пропорционально больше из-за
изгиба термостатического элемента относительно контакта 16. Это очень желательная характеристика,
поскольку чем ниже температура окружающей среды, тем большее расстояние должен пройти элемент 15,
чтобы зацепиться за контакт 16, и, следовательно, тем больше значение нагрузки и тем больше временной
интервал. Таким образом, наше защитное устройство автоматически воспроизводит условия, которые
возникают в защищаемом оборудовании. Чем ниже температура окружающей среды, тем больше нагрузка,
которую может выдержать машина до достижения критической температуры. Кроме того, только 115 всех
нагрузок, достаточных для срабатывания устройства, пропорционально увеличатся. Для того чтобы
температура окружающей среды влияла на защитное устройство так же, как и на машину, необходимо, чтобы
температура в защитном устройстве была не только пропорциональна, но и равна температуре внутри
машины.
В нашем устройстве автоматически учитывается возможность изменения температуры окружающей среды,
поэтому независимо от ее величины, защитное устройство всегда позволит машине работать до достижения
критической температуры, обеспечивая, таким образом, всегда максимально допустимую мощность. При
температуре окружающей среды 900 °C, что также соответствует критической температуре, работа машины
полностью невозможна, поскольку наше защитное устройство замкнет свои контакты и разомкнет
выключатель.
Поскольку нагрузка, которую может создавать машина, в значительной степени ограничена свойствами
изоляции, электрические аппараты различных типов имеют критические температуры, варьирующиеся от
80°C до 125°C. Предложенное нами защитное устройство выполнено со стационарным регулируемым
контактом, позволяющим изменять критическую температуру, при которой работает устройство, в
соответствии с требованиями конкретной машины. Для обеспечения этой функции мы оснастили контактный
элемент 16 средствами для регулировки его расстояния от взаимодействующего контактного элемента или
термостатического элемента 15 в зависимости от критической температуры, которую может выдержать
машина.
Данная конструкция подробно показана на рис. 6, где контактный элемент 16 ввинчивается в опору 28 и
подвижно позиционируется с помощью изолирующего кольца 29. К резьбовой части контактного элемента 16 с
помощью установочного винта прикреплен индикатор 30, взаимодействующий с индексной пластиной 31, на
которой в градусах Цельсия указаны критические значения температуры, которые в данном устройстве
варьируются от 0°C до 90°C. При критической температуре 90°C контакт 16 располагается таким образом,
чтобы точно зацепиться за термостатический элемент 15, а индикатор 30 регулируется так, чтобы совпадать с
отметкой 90°C на индексной пластине 31. Теперь, если критическая температура защищаемой машины
составляет 50 °C, для надлежащей защиты машины контакт 1(6) перемещается до тех пор, пока индикатор не
покажет 800 °C.
Таким образом, термостатическому элементу 15 необходимо пройти меньшее расстояние, чтобы зацепить
контакт 16 и отключить машину 60 при температуре 80°C.
В целях повышения тепловой эффективности, а также с учетом механических требований к защите и
удобству, мы предпочитаем устанавливать элементы нашего устройства в подходящую 65-ю защитную
конструкцию или корпус, который в предпочтительной конструкции включает основание 32, на котором
установлена подходящая крышка, не показанная для наглядности.
Эта крышка легко снимается и удерживается на месте опорами 33, проходящими сквозь крышку, а также
соответствующими крепежными элементами, навинченными на нее. Этот корпус служит для стабилизации
интенсивности излучения, защищая 75 тепловых элементов от нестабильного излучения, не зависящего от
температуры окружающей среды.
Таким образом, из приведенного выше описания следует, что мы предложили защитное устройство, в котором
взаимодействующие тепловые элементы могут изменяться по пропорциональной эффективности, чтобы
воспроизвести тепловую характеристику любого защищаемого электрического аппарата во всем диапазоне
нагрузок, которым он может подвергаться; в котором температура окружающей среды учитывается при
определении нагрузки, которую аппарат может безопасно выдерживать, и в котором наше устройство легко
регулируется для надлежащей защиты аппаратов, рассчитанных на различные критические температуры.
Мы описали принцип работы нашего изобретения, а также устройство, которое, по нашему мнению,
представляет собой наилучший вариант его осуществления; однако мы хотели бы, чтобы было понятно, что
показанное устройство является лишь иллюстративным примером и что изобретение может быть
реализовано и другими способами. Датировано 23 апреля 1920 года.
Джон Грей, 83, Кэннон-стрит, Лондон, Восточная Англия.
Представитель заявителей.
166,968 ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области защитных устройств для электроаппаратов и связанные с ними аспекты.
Мы, компания THE BRITISH TIioMsoN-HIOUSTON COMPANY LIMITED, британская компания,
зарегистрированный офис которой находится по адресу: 83, Cannor Street, London, E.C. 4, настоящим
заявляем о характере данного изобретения (сообщение от General Electric Company, корпорации,
организованной в соответствии с законами штата Нью-Йорк, из города Шенектади, округ Шенектади, штат
Нью-Йорк). Соединенные Штаты Америки), а способ осуществления этого должен быть подробно описан и
установлен в следующем заявлении.
Данное изобретение относится к защитным устройствам теплового типа, предназначенным для
предотвращения перегрева электрических аппаратов.
Для предотвращения перегрева электрических аппаратов, особенно динамо-машин, были предложены и
использованы различные защитные устройства теплового типа, но лишь немногие из них, если вообще
какие-либо, обеспечивали необходимую защиту, за исключением очень ограниченной степени (2,5). Это
произошло не только из-за недостаточного понимания тепловых характеристик защищаемого оборудования и
основной причины перегрева, но и из-за недостаточного понимания того, как воспроизвести тепловые
характеристики оборудования в устройстве, обеспечивающем тепловую защиту.
Все электрические аппараты, такие как динамо-машины, трансформаторы и тому подобное, можно
рассматривать как состоящие из проводящего элемента, через который проходит ток, массы магнитного
элемента, окружающей проводящий элемент, и изоляции между массой и проводящим элементом. Как
известно, работа таких аппаратов всегда сопровождается выделением тепла, и чем больше мощность,
которую выдает такой аппарат, или чем больше нагрузка, тем сильнее нагрев и тем выше температура внутри
аппарата. Температура, которую можно создать в аппарате, ограничена температурой, которую изоляция
может выдержать без ухудшения своих изоляционных свойств, так что несущая способность аппарата по
существу является функцией температуры.
Поскольку нагрев до критической температуры в значительной степени является ограничивающим фактором
в работе электрических аппаратов описанного типа, очевидно, что единственным эффективным способом
защиты таких аппаратов является использование защитного устройства 60, обладающего по существу теми
же тепловыми рабочими характеристиками.
Критическая температура для электрических аппаратов, таких как динамо-машины, например, была
определена на основе данных реальных испытаний и зависит от образования горячей точки или точки в
машине, где температура превышает температуру в других точках. Американский институт
инженеров-электриков определил, что критическая температура достигается, когда температура в самой
горячей точке некоторых из 70 классов машин повышается на 50 °C выше температуры окружающей среды
или комнатной температуры. Согласно требованиям Института, температура окружающей среды составляет
400 °C, поэтому критическая рабочая температура в данном случае равна предельной температуре в самой
горячей точке 900 °C.
По мере улучшения характеристик изоляции, окружающей проводники, может быть допустимо повышение
температуры в самой горячей точке на 55 или 000 °C выше температуры окружающей среды.
Нагрев проводников в защищаемом аппарате 85 происходит непосредственно за счет токов, проходящих по
ним, и представляет собой эффект нагрева P1R. Нагрев металлической массы, окружающей проводники,
происходит за счет теплопроводности, выделяемой в проводниках, а также за счет эффекта гистерезиса или
потерь тока в массе. Массу материала, окружающего проводники, включая железные пластины, раму и т. д., в
дальнейшем для целей описания мы будем обозначать как раму машины. Хорошо известно, что очаг
перегрева может возникать как в проводниках, так и в раме машины, и его местоположение в одной и той же
машине может меняться в зависимости от типа проводников и рамы при изменяющихся условиях нагрузки.
Таким образом, очевидно, что любое термозащитное устройство, предназначенное для защиты от перегрева
в ответ на температурные колебания только проводников или только корпуса, не способно защитить такие
машины.
Если электрический аппарат, например, динамо-машина, подвергается небольшой перегрузке, то для
достижения критической температуры 900 °C в самой горячей точке машины потребуется определенное
время. Например, по мере увеличения величины перегрузки время, необходимое для достижения критической
температуры в горячей точке при той же температуре окружающей среды, соответственно уменьшается, так
что получается логарифмическая кривая зависимости времени от нагрузки. Настоящее изобретение
направлено на воспроизведение этой кривой изменения температуры в горячей точке для любой
динамо-машины и на обеспечение размыкания цепи машины за время, равное времени, необходимому для
достижения критической температуры в горячей точке машины. Для достижения этого результата ранее были
предложены различные устройства. Сконструированные таким образом устройства представляют собой лишь
реле с тепловой задержкой, не содержащие элементов, жизненно необходимых для создания тепловой
характеристики, совпадающей с характеристикой защищаемого оборудования.
Для воспроизведения тепловых характеристик защищаемой машины во всем диапазоне перегрузок или при
любом существующем токовом режиме, согласно настоящему изобретению, предусмотрены два элемента,
реагирующие на один и тот же ток, проходящий через защищаемую машину, или на пропорциональную часть
этого тока, при этом одному элементу требуется значительно большая задержка для достижения критической
температуры, чем другому элементу при той же величине перегрузки. Воздействие этих элементов настолько
пропорционально, что задержка по времени, возникающая в результате их взаимодействия, в два раза
превышает задержку, возникающую в защищаемой машине. Таким образом, обеспечивается масса,
позволяющая воспроизводить сильно расходящиеся кривые тепловых характеристик путем простого
изменения пропорционального эффекта каждого элемента -50 без изменения его конструктивного решения,
как это было необходимо ранее.
При сравнительно небольших перегрузках, требующих значительного времени для достижения критической
температуры в горячей точке, преобладает эффект элемента с большей задержкой, тогда как при чрезмерных
перегрузках, таких как короткие замыкания, преобладает эффект элемента с меньшей задержкой,
приводящий к размыканию цепи машины.
Поскольку при чрезмерных перегрузках тепловые характеристики проводников в большей или меньшей
степени не зависят от характеристик корпуса машины, соответственно, в этих условиях элемент 65, имеющий
меньшую задержку по времени, работает в большей или меньшей степени независимо от других элементов
устройства.
Элементы, составляющие устройство, также расположены таким образом, чтобы непосредственно
подвергаться воздействию изменений температуры окружающей среды аналогично самой машине, так что
результирующая температура устройства не только пропорциональна температуре самой горячей точки
машины, но и точно равна этой температуре.
Когда нагрузка на машину носит переменный характер, особенно важно, чтобы характеристики охлаждения
защитного устройства соответствовали характеристикам охлаждения самой машины. В данной конструкции
это достигается за счет надлежащего регулирования интенсивности излучения от тепловых элементов. Далее
следует понимать, что под термином «тепловые характеристики SS» мы подразумеваем как характеристики
Соседние файлы в папке патенты