Система автоматичного відключення електромережі при сильному вітрі

Реферат: Система автоматичного відключення електромережі при сильному вітрі містить нерухому опору, перемикальний механізм з електромагнітом, зв'язаний з опорою, жорстко закріплену на опорі основу з установленим на ній корпусом з датчиком напору вітру, обтічником вітру, підсилювачем сигналів датчика, флюгером автоматичної орієнтації за напрямком вітру і механізмом замкненої дистанційної сильфонної передачі сигналів від підсилювача до електромагніту з приймальним та виконавчими сильфонами. Виконавчий сильфон виконаний у вигляді перетворювача сигналів із основним рухомим фланцем, з яким одними торцями зв'язані його перший і додатковий другий сильфони. Протилежним торцем перший сильфон з'єднаний з нерухомим фланцем, а другий сильфон - з другим рухомим фланцем, зв'язаним з одного боку з вихідним штоком, а з другого боку - із торцем додатково установленого третього сильфона з рухомим фланцем, з'єднаним жорстко з основним рухомим фланцем першого сильфона. Всередині другого сильфона розміщений диференціюючий блок, виконаний у вигляді трьох співвісних додаткових сильфонів, зв'язаних одними своїми торцями з додатковим спільним рухомим фланцем. Перший додатковий сильфон розташований в напрямній втулці, жорстко з'єднаній з основним спільним рухомим фланцем, і зв'язаний з останнім другим торцем. Другий і третій додаткові сильфони своїми другими торцями зв'язані з основним спільним рухомим фланцем через свої рухомі фланці і спільну тягу, а своїми порожнинами сполучені з атмосферою. Порожнина приймального сильфона із порожниною першого сильфона диференціюючого блока сполучена гнучкою гідролінією безпосередньо, а з порожниною першого сильфона - жорсткою гідролінією через регульований дросель. UA 96135 U (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО ВІДКЛЮЧЕННЯ ЕЛЕКТРОМЕРЕЖІ ПРИ СИЛЬНОМУ ВІТРІ UA 96135 U UA 96135 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до засобів захисту електромереж (ЕМ) шляхом знеструмлення при загрозі, в момент або після їх пошкодження. Відомий комбінований пристрій автоматичного відключення ЕМ при сильному вітрі містить нерухому опору, зв'язаний з опорою перемикаючий механізм з електромагнітом, жорстко закріплену на опорі основу, на вертикальну порожнисту вісь якої зверху, з можливістю обертання навколо неї через кульки, встановлений корпус, виконаний у вигляді поворотної платформи і обладнаний датчиком вітру, з пневматичним демпфером, що має регульований дросель, обтічником вітру, підсилювачем сигналів датчика, механізмом передачі сигналів від підсилювача до електромагніту й флюгером автоматичної орієнтації за напрямком вітру. Датчик напору вітру виконаний у вигляді підпружиненої діафрагми, периферійна частина якої жорстко з'єднана з корпусом, а основа, яка має рукоятку для повернення його рухливих деталей у вихідне положення, - зі штоком, оснащеним упором, взаємодіючим з підпружиненим роликом першого фіксатора, виступами другого фіксатора, взаємодіючими із захоплювачами обтічника, площиною з поздовжнім отвором, через який підпружинений ролик третього фіксатора підсилювача сигналів має можливість взаємодіяти з механізмом передачі сигналів від підсилювача до електромагніту. Обтічник вітру виконаний у вигляді двох боковин, одні кінці яких шарнірно з'єднані з корпусом і оснащені захоплювачами, протилежні кінці вільні й з'єднані пружинами із можливістю дотикання між собою. Підсилювач сигналів датчика виконаний у вигляді пружини, установленої в отворі корпусу співвісно з порожнистим отвором осі основи, один торець якої взаємодіє з плечем двоплечого важеля з рукояткою, закріпленого на корпусі, і упирається в сідло з роликом третього фіксатора, протилежний - у регулювальний гвинт, установлений в корпусі. Механізм передачі сигналів виконаний у вигляді плунжера, установленого у осьовий отвір осі основи, з розміщенням в його верхній частині упорного підшипника з можливістю взаємодіяти з роликом третього фіксатора, середня частина оснащена кільцевими виточками, за допомогою яких плунжер взаємодіє з підпружиненою кулькою додатково установленого четвертого фіксатора, а нижня частина плунжера взаємодіє з плечем двоплечого важеля з рукояткою, закріпленого на основі, а також з приймальним сильфоном додатково установленої замкненої дистанційної сильфонної передачі, виконавчий сильфон якої взаємодіє з електромагнітом перемикаючого механізму відключення. Флюгер автоматичної орієнтації за напрямком вітру виконаний у вигляді з'єднаних двох боковин, жорстко закріплених на корпусі з протилежного від обтічника боку (патент України на корисну модель № 11477, 2005 p.). Однак, недоліком відомого пристрою є транспортне запізнювання проходження виконавчого сигналу від датчика напору вітру до штатного перемикаючого механізму, обумовлене інерцією та іншими гальмуваннями у вузлах передачі сигналу, що може спричинити несвоєчасне знеструмлення ЕМ і тим самим привести до можливих нещасних випадків, а також нанести значні матеріальні збитки. Таким чином, відомий пристрій малонадійний в роботі і малоефективний у використанні. Тому, з метою підвищення надійності в роботі і ефективності у використанні, пропонується удосконалення пристрою, суттєві ознаки якого полягають в тому, що виконавчий сильфон замкненої дистанційної сильфонної передачі виконується у вигляді перетворювача сигналів з додатково установленим диференціюючим блоком, який підвищує швидкість проходження через нього виконавчого сигналу, забезпечуючи пристрою спрацювання за сигналами, пропорційними не тільки величині змінювання напору вітру, але й швидкості (першій похідній) і прискоренню (другій похідній) від його змінювання. Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованій системі автоматичного відключення виконавчий сильфон дистанційної сильфонної передачі виконаний у вигляді перетворювача сигналів з основним рухомим фланцем, до якого одними торцями приєднані його перший і додатковий другий сильфони, протилежний торцем перший сильфон зв'язаний з нерухомим фланцем, а другий сильфон - з другим рухомим фланцем, з'єднаним з одного боку з вихідним штоком, а з другого боку - із торцем додатково установленого третього сильфона з рухомим фланцем, жорстко зв'язаним з основним рухомим фланцем першого сильфона, причому всередині другого сильфона розміщений диференціюючий блок, виконаний у вигляді трьох співвісних додаткових сильфонів, зв'язаних одними своїми торцями з додатковим спільним рухомим фланцем, з них перший додатковий сильфон розташований в напрямній втулці, жорстко з'єднаній з основним спільним рухомим фланцем, і зв'язаний з останнім другим торцем, другий і третій додаткові сильфони своїми другими торцями зв'язані з основним спільним рухомим фланцем через свої рухомі фланці і спільну тягу, а своїми порожнинами сполучені з атмосферою, при цьому порожнина приймального сильфона із порожниною першого сильфона диференціюючого блока сполучена гнучкою гідролінією безпосередньо, а з 1 UA 96135 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 порожниною першого сильфона перетворювача - жорсткою гідролінією через регульований дросель. Рухомі фланці першого і другого сильфонів перетворювача сигналів переміщуються у циліндричний напрямній, установленій на рамі штатного перемикаючого механізму, а рухомий фланець першого додаткового сильфона диференціюючого блока - у циліндричній напрямній, приєднаній до основного спільного рухомого фланця першого сильфона перетворювача сигналів. У вихідне положення рухомі фланці перетворювача і диференціюючого блока повертаються автоматично під дією установленої між кришкою напрямної рухомих фланців першого і другого сильфонів і рухомим фланцем другого сильфона пружиною, яка усуває вплив механічного гістерезису матеріалу стінок сильфонів. Запропоноване технічне рішення за своїми функціональними можливостями забезпечить, крім автоматичної орієнтації корпусу в напрямку вітру з прямим і зворотним обертанням по кругу його навколо вертикальної осі, автоматичне вимірювання напору сильного вітру, і при досягненні ним гранично допустимої величини, дією на електромагніт штатного перемикаючого механізму, автоматичного відключення ЕМ, запобігання руйнуванню в результаті дії на нього сильного вітру за рахунок надання йому обтічної форми обтічником і флюгером, ще й додаткове формування виконавчого сигналу, пропорційного не тільки змінюванню напору вітру, але й швидкості і прискоренню його змінювання. Таке технічне рішення підвищить надійність в роботі системи автоматичного відключення електромережі і ефективність, а також створить певні зручності при її використанні. Крім цього для створення системи немає потреби вносити суттєві зміни в базову конструкцію відомого пристрою, а тільки, замість виконавчого сифона замкненої дистанційної сильфонної передачі, установити перетворювач сигналів, обладнаний додатковим диференціюючим блоком у вигляді окремої приставки. Таким чином, сукупність суттєвих ознак запропонованої системи автоматичного відключення електромереж є необхідною і достатньою для досягнення корисною моделлю технічного результату - підвищення надійності в роботі і ефективності її використання. На представлених кресленнях показано принципову схему системи автоматичного відключення електромережі, де на фіг. 1 показано вигляд збоку пристрою в перерізі А-А з фіг. 2, а на фіг. 2 - вигляд системи зверху в перерізі В-В з фіг. 1. Система автоматичного відключення містить опору 1 (фіг. 1, 2), до якої нерухомо за допомогою різьбового кріплення 2 приєднана основа 3 із встановленим зверху на кульках 4 на порожнистій вертикальній осі, з можливістю обертання навколо неї, корпусом 5. На корпусі 5 жорстко закріплений датчик 6 швидкості (напору) вітру з першим фіксатором 7, підсилювач виконавчих сигналів 8 з третім фіксатором 9, флюгер 10 автоматичної орієнтації за напрямком вітру і механізм 11 (обтічник) автоматичного захисту пристрою від руйнування з другим фіксатором 12. Через замкнуту дистанційну, диференціюючи виконавчі сигнали, сильфонну передачу 13, механізм 14 передачі виконавчих сигналів зв'язаний із штатним перемикаючим механізмом 15. Датчик 6 напору вітру виконаний у вигляді діафрагми 16, периферійна частина якої герметично притиснена напрямною 17 до корпусу 5 і утворює з ним штокову порожнину "А", сполучену з атмосферою через дросель 18 з регулювальною голкою 19. Між корпусом 5 і основою 20 приєднана з одного боку рукоятка 21, а з протилежного боку - шток 22 з пружиною 23 і упором 24, взаємодіючим з роликом 25 першого фіксатора 7 з пружиною 26 і регулювальним гвинтом 27. На штоку 22 перпендикулярно площині упору 24 розміщений другий фіксатор 12, взаємодіючий із спеціально спрофільованими захватами 28, 29 боковин 30, 31 автоматичного обтічника 11, шарнірно встановлених на корпусі 5 і зв'язаних між собою пружинами 32, 33. Шток 22 з'єднаний з пластинчастим третім фіксатором 9 підсилювача 8 з роликом 34, пружиною 35 і регулювальним гвинтом 36. До корпусу 5 боковинами 37, 38 приєднаний флюгер 10, який забезпечує під дією вітру його орієнтацію шляхом обертання навколо вертикальної осі. У вертикальній осі основи 3 виконаний наскрізний отвір, в якому розміщений плунжер 39. У верхній частині плунжера 39 встановлений упорний підшипник 40, в нижній частині приймальний сильфон 41 дистанційної, диференціюючої - виконавчі сигнали, передачі 13, а в середній частині - кінцеві виточки 42, з якими взаємодіє четвертий фіксатор 43 плунжера, і палець 44 двоплечого важеля 45 з рукояткою 46. Фіксатор 43 містить кульку 47, пружину 48 і регулювальний гвинт 49, яким змінюється зусилля фіксації. Закрита порожнина "В" приймального сильфона 41 замкненої дистанційної, диференціюючої виконавчі сигнали, передачі 13 гідролінією 50, сполучена з порожнинами "С", "D" 2 UA 96135 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 диференціюючого перетворювача сигналів 51. Перетворювач 51 складається із дроселя 52 голчастого типу і двох - першого 53 і другого 54 - сильфонів, зв'язаних між собою основним спільним рухомим фланцем 55. Другий торець другого сильфона 54 зв'язаний з другим рухомим фланцем 56, підсумовуючий механізм виконаний у вигляді третього сильфона 57, розміщеного усередині другого сильфона 54 співвісно йому в напрямній втулці 58 і з'єднаного одним торцем з другим рухомим фланцем 56 другого сильфона 54, а другим торцем - із спільним рухомим фланцем 55. Перетворювач 51 оснащений диференціюючим блоком, розміщеним усередині другого сильфона 54 і виконаного у вигляді трьох співвісних додаткових сильфонів 59, 60, 61, зв'язаних одними своїми торцями з додатковим спільним рухомим фланцем 62, причому перший додатковий сильфон 59 розташований в напрямній втулці 58, жорстко з'єднаній з основним спільним рухомим фланцем 55, і зв'язаний з останнім своїм другим торцем, другий 60 і третій 61 додаткові сильфони своїми другими торцями зв'язані з основним спільним рухомим фланцем 55 через свої рухомі фланці 63 і 64 і спільну тягу 65, а своїми порожнинами 66, 67 - з атмосферою. Напрямна 68 уставлена між нерухомим фланцем 69 і кришкою 70. Другий рухомий фланець 56 другого сильфона 54 зв'язаний з вихідним штоком 71, взаємодіючим з пружиною 72, яка використана для повернення його у вихідне положення і зменшення впливу механічного гістерезису матеріалу стінок сильфонів. Робоча рідина із порожнини "В" сильфона 41 надходить у порожнину "D" першого сильфона 53 перетворювача 51 через дросель 52 і гідролінію 73, а у порожнину "С" другого сильфона 59 безпосередньо через гнучку гідролінію 74. Рухомі деталі перетворювача 51 і диференціюючого блока переміщуються в напрямних 58, 68, виконаних у вигляді циліндричних втулок, а нерухомий фланець 69 закріплений на рамі штатного механізму перемикання 15, з електромагнітом 75 якого взаємодіє вихідний шток 71. На корпусі 5 встановлений двоплечий важіль 76, одне плече якого взаємодіє через палець 77 з роликом 34 третього фіксатора 9, а друге плече має рукоятку 78. Працює автоматична система відключення ЕМ наступним чином. Розміщення датчика 6 напору в напрямку потоку вітру забезпечується постійно в автоматичному режимі флюгером 10. При вітровому напорі, що не перевищує допустимої величини, на діафрагму 16 датчика діє сила, яка зрівноважується пружиною 23 та дією фіксаторів 7, 9, 12. При цьому захвати 28, 29 механізму 11 взаємодіють із фіксатором 12, долаючи зусилля пружин 32, 33, утримують боковини 30, 31 в положенні, при якому потоки вітру вільно надходять на діафрагму 16 датчика напору. Пластинчастий фіксатор 9 підсилювача 8 знаходиться у крайньому лівому положенні, перешкоджаючи ролику 34 взаємодіяти із упорним підшипником 40 і плунжером 39. Плунжер 39 займає своє положення і нижньою частиною, через замкнену дистанційну, диференціюючи виконавчі сигнали, сильфонну передачу 13, не діє на електромагніт 75, забезпечуючи штатному перемикаючому механізму 15 ввімкнене положення ЕМ. У випадку появи сильного вітрового напору, який перевершує допустиму величину, збільшується дисбаланс сил, діючих на діафрагму 16. Остання, долаючи зусилля пружини 23 і фіксатора 7, 9, 12, перемістить шток 22 вправо на стільки, що ролик 25 перейде на протилежну сторону упора 24. В результаті переміщення штока 22 одночасно перемістяться фіксатор 12, звільнюючи захвати 28, 29 з боковинами 30, 31, які під дією пружин 32, 33 зійдуться на конус, припиняючи цим доступ перевищуючого допустиму величину напору потоку вітру до датчика і забезпечуючи добре обтікання і захист автоматичної системи від руйнування, та пластинчастий фіксатор 9 настільки, що ролик 34 під дією наперед стисненої пружини 35 через звільнений отвір опуститься вниз і увійде в контакт з упорним підшипником 40. При цьому плунжер 39 також опуститься вниз і, долаючи опір матеріалу стінок сильфонів 41, 53, 54, 57, 59, 60, 61 і пружини 72, підвищить тиск робочої рідини у порожнині "В" приймального сильфона. Однак, через наявність дроселя 52 тиск у порожнині "D" сильфона 53 буде зростати повільніше, ніж у порожнині "С" сильфона 59. В результаті цього додатковий спільний фланець 62 переміщається вгору з порівняно більшою швидкістю, ніж спільний фланець 55, підвищуючи тиск робочої рідини у порожнині "Е". При цьому другий рухомий фланець 56 під дією збільшуючого тиску, здолавши зусилля пружини 72, переміщається разом з вихідним штоком 71 вгору на величину, пропорційну вхідному сигналу. По мірі переміщення додаткового спільного фланця 62 вгору рухомий фланець 63 переміщається також вгору, але з меншою швидкістю, і другий додатковий сильфон 60 диференціюючого блока розтягується, зменшуючи при цьому об'єм робочої рідини всередині першого додаткового сильфона 59, а отже, збільшуючи тиск у ньому пропорційно швидкості змінювання вхідного сигналу. Під дією додаткового тиску рідини в першому додатковому 3 UA 96135 U 5 10 15 20 25 30 35 сильфоні 59 спільний рухомий фланець 62 додатково переміщається вгору і пропорційно підвищує тиск рідини в другому сильфоні 54, в результаті чого другий рухомий фланець 56 і вихідний шток 71 переміщаються вгору дещо на додаткову величину, пропорційну швидкості (першій похідній) змінювання вхідного сигналу. Крім цього, через наявність жорсткого зв'язку між фланцями 64 і 55 при переміщенні другого рухомого фланця 56 вгору рухомий фланець 64 переміщається з відносно меншою швидкістю, що спричинить розтягування третього сильфона 57 і додаткове зменшення об'єму рідини в другому сильфоні 54, а отже, і додаткове підвищення її тиску. Останнє забезпечить другому рухомому фланцю 56 і вихідному штоку 71 також додаткове переміщення на величину, пропорційну прискоренню (другій похідній) змінювання вхідного сигналу. Таким чином, у перетворювачі 51 з диференціюючим блоком відбувається гідравлічне додавання трьох переміщень, тобто його вихідний сигнал складається із переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу (переміщення рухомого фланця сильфона 41), переміщення, викликаного швидкістю змінювання вхідного сигналу (переміщенням рухомого фланця 63 і додатковим збільшенням із-за цього тиску робочої рідини у порожнині "С" сильфона 54), і переміщення, викликаного прискоренням змінювання вхідного сигналу (переміщенням рухомого фланця 64 і додатковим збільшенням із-за цього тиску робочої рідини у порожнині "Е" сильфона 54). Результуюче переміщення штока 71, діючи на електромагніт 75, забезпечить штатному перемикаючому механізму 15 можливість з певним випередженням відімкнути ЕМ ще до її пошкодження сильним вітром. У нижньому і верхньому положеннях плунжер 39 утримується четвертим фіксатором 43, завдяки попаданню підпружиненої кульки 47 у його кільцеві виточки 42. Високочастотні коливання діафрагми 16, спричинені змінними за амплітудою і частотою вітровими потоками, які можуть викликати непередбачене самоспрацьовування автоматичної системи, гасяться пневматичним демпфуванням, шляхом перепуску повітря із штокової порожнини "А" в атмосферу і навпаки через дросель 18 і регульовану голку 19. У вихідне положення, після спрацювання, діафрагма 16 повертається за допомогою рукоятки 21, а ролик 34 і плунжер 39 - за допомогою двоплечових важелів 76 і 45 відповідно. Використання запропонованої системи автоматичного відключення електромережі, у порівнянні з уже відомими, дасть можливість: - підвищити надійність спрацювання штатного перемикаючого механізму при досягненні гранично допустимої величини напору сильного вітру; - підвищити ефективність використання системи за рахунок своєчасного відключення електромережі; - запобігти можливих нещасних випадків та нанесення матеріальних збитків; - розширити область застосування на сучасних електромережах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 60 Система автоматичного відключення електромережі при сильному вітрі, що містить нерухому опору, перемикальний механізм з електромагнітом, зв'язаний з опорою, жорстко закріплену на опорі основу з установленим на ній корпусом з датчиком напору вітру, обтічником вітру, підсилювачем сигналів датчика, флюгером автоматичної орієнтації за напрямком вітру і механізмом замкненої дистанційної сильфонної передачі сигналів від підсилювача до електромагніту з приймальним та виконавчими сильфонами, яка відрізняється тим, що виконавчий сильфон виконаний у вигляді перетворювача сигналів із основним рухомим фланцем, з яким одними торцями зв'язані його перший і додатковий другий сильфони, причому протилежним торцем перший сильфон з'єднаний з нерухомим фланцем, а другий сильфон - з другим рухомим фланцем, зв'язаним з одного боку з вихідним штоком, а з другого боку - із торцем додатково установленого третього сильфона з рухомим фланцем, з'єднаним жорстко з основним рухомим фланцем першого сильфона, а також розміщений всередині другого сильфона диференціюючий блок, виконаний у вигляді трьох співвісних додаткових сильфонів, зв'язаних одними своїми торцями з додатковим спільним рухомим фланцем, причому перший додатковий сильфон розташований в напрямній втулці, жорстко з'єднаній з основним спільним рухомим фланцем, і зв'язаний з останнім другим торцем, другий і третій додаткові сильфони своїми другими торцями зв'язані з основним спільним рухомим фланцем через свої рухомі фланці і спільну тягу, а своїми порожнинами сполучені з атмосферою, при цьому порожнина приймального сильфона із порожниною першого сильфона диференціюючого блока сполучена гнучкою гідролінією безпосередньо, а з порожниною першого сильфона - жорсткою гідролінією через регульований дросель. 4 UA 96135 U 5 UA 96135 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6