RU2635385C1 - Determination method of protection operating time of conductive contact joints of switching devices from overheat - Google Patents
Determination method of protection operating time of conductive contact joints of switching devices from overheat Download PDFInfo
- Publication number
- RU2635385C1 RU2635385C1 RU2016128637A RU2016128637A RU2635385C1 RU 2635385 C1 RU2635385 C1 RU 2635385C1 RU 2016128637 A RU2016128637 A RU 2016128637A RU 2016128637 A RU2016128637 A RU 2016128637A RU 2635385 C1 RU2635385 C1 RU 2635385C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact
- temperature
- contact surface
- time
- current
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
- H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к средствам защиты коммутационной аппаратуры от недопустимых превышений температуры, а именно от достижения контактной поверхностью температуры плавления материала контакт-детали контактных соединений (КС) токоведущих частей в схемах электроснабжения, непосредственно реагирующих на недопустимое превышение температуры при эксплуатационном или испытательном прямоугольном импульсе тока. Может найти применение в системах электроснабжения жилых, административных и производственных объектов напряжением 0,4 кВ, на заводах-изготовителях коммутационных аппаратов и в организациях, специализирующихся на проведении испытаний контактных соединений токоведущих частей электрооборудования на термическую стойкость сквозным током короткого замыкания.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to means for protecting switching equipment from unacceptable temperature excesses, namely, when the contact surface reaches the melting temperature of the material of the contact part of the contact parts (CS) of live parts in power supply circuits that directly respond to unacceptable temperature rise during operational or test rectangular current pulse. It can be used in power supply systems of residential, administrative and industrial facilities with a voltage of 0.4 kV, at manufacturing plants of switching devices and in organizations specializing in testing the contact connections of live parts of electrical equipment for thermal resistance with a through short circuit current.
Известен способ защиты коммутационной аппаратуры и контактных резьбовых соединений токоведущих частей (Патент РФ №2264682, опубл. 20.11.2005, МПК Н02Н 5/04), включающий поддержание температуры зажимов коммутационной аппаратуры в допустимых пределах путем затяжки зажимов, отличающийся тем, что осуществляют контроль отклонения от нормальной температуры зажимов коммутационной аппаратуры посредством установки в зажим коммутационной аппаратуры устройства для контроля отклонения от нормальной температуры контактных токоведущих частей, а затяжку зажима коммутационной аппаратуры проводят при появлении звукового сигнала, по которому судят о недопустимом отклонении температуры зажима от нормальной температуры.A known method of protecting switching equipment and contact threaded connections of live parts (RF Patent No. 2264682, publ. 20.11.2005, IPC Н02Н 5/04), including maintaining the temperature of the clamps of the switching equipment within acceptable limits by tightening the clamps, characterized in that they control deviations from the normal temperature of the clamps of the switching equipment by installing a device in the clamp of the switching equipment of the device for controlling deviations from the normal temperature of the contact current-carrying parts, and tightening Clamp of switching equipment is carried out when a sound signal appears, by which an unacceptable deviation of the clamp temperature from normal temperature is judged.
Недостатком способа является отсутствие возможности оперативного контроля процесса нагрева непосредственно контактных поверхностей контактных соединений, на которых в первую очередь достигается максимальная температура материала контакт-детали при эксплуатационном или испытательном воздействии прямоугольного импульса тока с целью недопущения сплавления контакт-деталей.The disadvantage of this method is the lack of on-line monitoring of the heating process of directly contact surfaces of contact joints, on which the maximum temperature of the material of the contact part is achieved in the first place under the operational or test action of a rectangular current pulse in order to prevent fusion of contact parts.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение точности определения времени, в течение которого возможно срабатывание защиты.The problem solved by the present invention is to increase the accuracy of determining the time during which the protection is possible.
Настоящая задача решается тем, что в способ определения времени срабатывания защиты токоведущих контактных соединений коммутационных аппаратов от перегрева, включающий контроль отклонения от максимально допустимого значения температуры наиболее подверженной перегреву контактной поверхности токоведущего контактного соединения в составе коммутационного аппарата и генерацию сигнала, по которому определяют время достижения контактной поверхностью максимально допустимой температуры, отличающийся тем, что в режиме мониторинга измеряют значение прямоугольного импульса тока и сравнивают измеренную величину с заданным пороговым значением испытательного или эксплуатационного прямоугольного импульса тока, в случае превышения током своего порогового значения проводят температурный контроль контактной поверхности в режиме динамического мониторинга на интервале времени нагрева контактного соединения по линейному закону:The present problem is solved in that in a method for determining the response time of the protection of the current-carrying contact connections of switching devices from overheating, including controlling the deviation from the maximum temperature value of the most exposed to overheating contact surface of the current-carrying contact connection in the composition of the switching device and generating a signal, which determines the time to reach the contact surface of the maximum permissible temperature, characterized in that in the monitoring mode they determine the value of a rectangular current pulse and compare the measured value with a predetermined threshold value of a test or operational rectangular current pulse, if the current exceeds its threshold value, conduct temperature control of the contact surface in dynamic monitoring mode on the heating time interval of the contact joint according to the linear law:
от
до t2=t1+nΔt,from to t 2 = t 1 + nΔt,где t1 - время начала нагрева по линейному закону;where t 1 is the start time of heating according to a linear law;
- толщина контакт-детали; - thickness of the contact part;
c, λ - удельная теплоемкость и теплопроводность материала контакт-детали;c, λ is the specific heat and thermal conductivity of the material of the contact part;
Δt - шаг измерений;Δt is the measurement step;
n - число измерений;n is the number of measurements;
t2 - время завершения температурного контроля в режиме динамического мониторинга, t 2 - time to complete temperature control in the dynamic monitoring mode,
затем осуществляют пересчет измеренных в ходе динамического мониторинга значений температуры ,доступной для прямых измерении внешней поверхности контакт-детали T1(τ(i)), i=1, 2, …, n в соответствующие значения температуры, недоступной для прямых измерений контактной поверхности контактного соединения T2(τ(i)), i=1, 2, …, n, по формуле:then they recalculate the temperature values measured during dynamic monitoring, which are available for direct measurements of the external surface of the contact part T 1 (τ (i) ), i = 1, 2, ..., n, into the corresponding temperature values, inaccessible for direct measurements of the contact surface of the contact compounds T 2 (τ (i) ), i = 1, 2, ..., n, by the formula:
, ,
где τ(i) - отсчет времени;where τ (i) is the countdown;
i - порядковый номер измерения;i is the serial number of the measurement;
n - номер последнего измерения;n is the number of the last measurement;
k1 - мультипликативный калибровочный коэффициент;k 1 - multiplicative calibration factor;
k2 - аддитивный калибровочный коэффициент;k 2 - additive calibration factor;
T2(0) - начальное значение температуры контактной поверхности;T 2 (0) is the initial value of the temperature of the contact surface;
Tmax - максимально допустимая для данного контактного соединения температура;T max - the maximum temperature allowed for this contact joint;
Imax - измеренное значение испытательного или эксплуатационного прямоугольного импульса тока;I max - the measured value of the test or operational rectangular current pulse;
ρ20 - удельное электрическое сопротивление материала контакт-детали при температуре 20°С;ρ 20 - electrical resistivity of the material of the contact part at a temperature of 20 ° C;
c - удельная теплоемкость материала контакт-детали;c is the specific heat of the material of the contact part;
α - температурный коэффициент удельного сопротивления;α is the temperature coefficient of resistivity;
S1 - площадь поперечного сечения контакт-детали;S 1 - the cross-sectional area of the contact details;
S2 - площадь нахлестки контакт-деталей;S 2 - the lap area of the contact parts;
Ф(τ(i)) - динамический коэффициент, зависящий от отсчета времени измерений, и по зарегистрированным косвенным измерениям температуры контактной поверхности строят линейное уравнение регрессии, из которого определяют (τmax) момент времени отключения коммутационного аппарата:Ф (τ (i) ) is a dynamic coefficient depending on the measurement time reference, and from the recorded indirect measurements of the temperature of the contact surface, a linear regression equation is constructed, from which (τ max ) the switching time of the switching apparatus is determined:
где А и В - коэффициенты уравнения линейной регрессии;where A and B are the coefficients of the linear regression equation;
Tmax - значение заданной максимально допустимой для данного контактного соединения температуры.T max - the value of the specified maximum allowable temperature for this contact connection.
Изобретение направлено на предотвращение выхода из строя контактных соединений коммутационных аппаратов.The invention is aimed at preventing the failure of contact connections of switching devices.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности предотвращения расплавления материала контакт-детали контактного соединения за счет получения оперативной и достоверной информации о тепловом состоянии наиболее подверженной перегреву контактной поверхности КС.The technical result of the invention consists in providing the possibility of preventing the melting of the material of the contact part of the contact compound by obtaining prompt and reliable information about the thermal state of the contact surface of the CS most susceptible to overheating.
На рис. 1 - схема болтового соединения с точками прямого и косвенного измерения температуры внешней и контактной поверхностей.In fig. 1 is a diagram of a bolted connection with points of direct and indirect measurement of the temperature of the external and contact surfaces.
На рис. 2 - стадии нагрева болтового контактного соединения при воздействии прямоугольного импульса тока.In fig. 2 - stages of heating a bolted contact joint when exposed to a rectangular current pulse.
На рис. 3(a) и 3(б) - схема болтового соединения с условными размерами соединяемых поверхностей.In fig. 3 (a) and 3 (b) is a diagram of a bolted connection with the conditional dimensions of the surfaces to be connected.
На рис. 4 - графики измерений температуры открытой и контактной поверхностей на второй (линейной) стадии нагрева.In fig. 4 - graphs of temperature measurements of the open and contact surfaces at the second (linear) stage of heating.
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
Измеряют величину эксплуатационного или испытательного прямоугольного импульса тока Imax. Если она превышает заданную пороговую величину Iп (это условие обеспечивает адиабатический режим нагрева КС), то начинают осуществление контроля процесса нагрева КС в режиме динамического мониторинга. На промежутке времени 0<t<t0, (рис. 2) до начала действия импульса тока под действием номинального тока Iн процесс нагрева устанавливается: T1(t)=T1,0; T2(t)=T2,0). Оставшийся промежуток нагрева разделяют на три стадии: 1) начальная стадия адиабатического нагрева (t0<t<t1) по экспоненциальному закону (на этой стадии никаких действий согласно способу не производится); 2) стадия перехода процесса нагрева КС к линейной зависимости температуры от времени (t1<t<t2) - стадия измерения и регистрации температуры нагрева внешней поверхности контакт-детали, доступной для прямого измерения (динамический мониторинг) и 3) стадия нагрева контактной поверхности КС по линейному закону до максимально допустимой температуры Tmax (определение τmax - времени наступления перегрева КС, t2<t<t3). Начало второй и третьей стадии нагрева определяют по данным о теплофизических характеристиках и размерам контакт-деталей.Measure the value of the operational or test rectangular current pulse I max . If it exceeds a predetermined threshold value I p (this condition provides the adiabatic heating mode of the compressor), then control of the heating process of the compressor in the dynamic monitoring mode is started. Over a period of
На второй стадии (стадии контроля температуры внешней поверхности контакт-детали в режиме динамического мониторинга) проводят измерение и регистрацию температуры T1(τ(i)), i=1, 2, …, n внешней поверхности одной из контакт-деталей, доступной для прямых измерений в условиях эксплуатационных или испытательных воздействий прямоугольного импульса, и осуществляют косвенное измерение - по измеренным значениям T1(τ(i)) определяют значения T2(τ(i)), i=1, 2, …, n температуры контактной поверхности КС по формуле:At the second stage (the stage of monitoring the temperature of the external surface of the contact part in the dynamic monitoring mode), the temperature T 1 (τ (i) ), i = 1, 2, ..., n of the external surface of one of the contact parts accessible for direct measurements in the conditions of operational or test effects of a rectangular pulse, and carry out an indirect measurement - from the measured values of T 1 (τ (i) ) determine the values of T 2 (τ (i) ), i = 1, 2, ..., n, the temperature of the contact surface COP by the formula:
где τ(i) - отсчет времени;where τ (i) is the countdown;
i - порядковый номер измерения;i is the serial number of the measurement;
n - номер последнего измерения;n is the number of the last measurement;
k1 - мультипликативный калибровочный коэффициент;k 1 - multiplicative calibration factor;
k2 - аддитивный калибровочный коэффициент;k 2 - additive calibration factor;
T2(0) - начальное значение температуры контактной поверхности;T 2 (0) is the initial value of the temperature of the contact surface;
Tmax - измеренное значение испытательного или эксплуатационного прямоугольного импульса тока;T max - the measured value of the test or operational rectangular current pulse;
ρ20 - удельное электрическое сопротивление материала контакт-детали при температуре 20°С;ρ 20 - electrical resistivity of the material of the contact part at a temperature of 20 ° C;
c - удельная теплоемкость материала контакт-детали;c is the specific heat of the material of the contact part;
α - температурный коэффициент удельного сопротивления;α is the temperature coefficient of resistivity;
S1 - площадь поперечного сечения контакт-детали;S 1 - the cross-sectional area of the contact details;
S2 - площадь нахлестки контакт-деталей;S 2 - the lap area of the contact parts;
Формула (1) справедлива при выполнении условия
для времени начала второй стадии нагрева t1 контакт-детали толщины ; параметры c, λ для различных материалов контакт-деталей задают согласно таблице 1.Formula (1) is valid when the condition for the start time of the second stage of heating t 1 contact details of the thickness ; the parameters c, λ for various materials of contact parts are set according to table 1.Таким образом, начало второй и третьей стадии определяется соотношениями
и t2=t1+nΔt.Thus, the beginning of the second and third stages is determined by the relations and t 2 = t 1 + nΔt.
Для латуни свойства взяты как среднеарифметические значения свойств марок Л96, Л90, Л85, Л80, Л70, Л68 и Л62.For brass, the properties are taken as arithmetic mean values of the properties of grades L96, L90, L85, L80, L70, L68 and L62.
На третьей стадии - по измеренным и зарегистрированным температурам контактной поверхности КС.At the third stage - according to the measured and recorded temperatures of the contact surface of the COP.
Технический результат достигается тем, что в способе защиты контактных соединений токоведущих частей коммутационной аппаратуры электрооборудования от перегрева при достижении контактной поверхностью максимально допустимой температуры подается сигнал, после которого с помощью выключателя нагрузки производится отключение коммутационного аппарата, предотвращающее сплавление контакт-деталей.The technical result is achieved by the fact that in the method of protecting the contact connections of the live parts of the switching equipment of the electrical equipment from overheating when the contact surface reaches the maximum allowable temperature, a signal is supplied, after which the switching device is turned off using the load switch, which prevents fusion of the contact parts.
Пример расчетаCalculation Example
В качестве примера было рассмотрено болтовое контактное соединение двух медных контакт-деталей (рис. 3). Сначала на второй стадии нагрева задаются значения измеренной температуры открытой поверхности контактного соединения Т1(τ(i)) (рис. 4), полученные при значении эксплуатационного прямоугольного импульса тока Imax=1 кА. В качестве максимально допустимой температуры нагрева Tmax принята температура, равная ~0,8 Тпл меди = 800°С, шаг измерений проводимых на второй стадии принят равным 3 секундам, тепло- и электрофизические свойства меди приведены в таблицах 1 и 2.As an example, the bolted contact connection of two copper contact parts was considered (Fig. 3). First, in the second heating step are set values of T 1 (τ (i)) of the measured temperature of the contact surface an open connection (fig. 4) obtained at the value of operating current of a rectangular pulse I max = 1 kA. As the maximum allowable heating temperature T max, a temperature of ~ 0.8 T pl of copper = 800 ° C is adopted, the measurement step in the second stage is taken to be 3 seconds, the heat and electrophysical properties of copper are shown in tables 1 and 2.
Измеренные температуры T1(τ(i)) и результат вычислений температуры Т2(τ(i)) по формуле (1) представлены на рис. 4The measured temperatures T 1 (τ (i) ) and the result of calculating the temperature T 2 (τ (i) ) according to formula (1) are presented in Fig. four
По вычисленным значениям температуры контактной поверхности определяли коэффициенты А и В линейной регрессии, подставляя которые в уравнение (3) по температуре плавления меди определили максимально допустимое время срабатывания защиты τmax=124,5 с, до достижения которого не происходит сплавление контакт-деталей.Based on the calculated values of the contact surface temperature, the linear regression coefficients A and B were determined, substituting into equation (3) using the copper melting temperature they determined the maximum allowable response time of the protection τ max = 124.5 s, until which contact parts are not fused.
Claims (27)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016128637A RU2635385C1 (en) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Determination method of protection operating time of conductive contact joints of switching devices from overheat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016128637A RU2635385C1 (en) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Determination method of protection operating time of conductive contact joints of switching devices from overheat |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2635385C1 true RU2635385C1 (en) | 2017-11-13 |
Family
ID=60328424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016128637A RU2635385C1 (en) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Determination method of protection operating time of conductive contact joints of switching devices from overheat |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2635385C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2791293C1 (en) * | 2022-06-01 | 2023-03-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Method for determining the response time of the protection of current-carrying contact connections of switching devices against overheating |
CN117232683A (en) * | 2023-09-05 | 2023-12-15 | 合肥工业大学 | High-voltage switch cabinet contact temperature inversion method and system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6061221A (en) * | 1996-09-18 | 2000-05-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Temperature-protected electrical switch component |
RU2264682C1 (en) * | 2004-06-07 | 2005-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Method and device for protecting switching equipment |
RU2269190C1 (en) * | 2004-08-04 | 2006-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Method and device for protection of switching equipment |
RU2335837C1 (en) * | 2007-06-04 | 2008-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технос" | Automatic circuit breaker overload protection device |
-
2016
- 2016-07-13 RU RU2016128637A patent/RU2635385C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6061221A (en) * | 1996-09-18 | 2000-05-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Temperature-protected electrical switch component |
RU2264682C1 (en) * | 2004-06-07 | 2005-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Method and device for protecting switching equipment |
RU2269190C1 (en) * | 2004-08-04 | 2006-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Method and device for protection of switching equipment |
RU2335837C1 (en) * | 2007-06-04 | 2008-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технос" | Automatic circuit breaker overload protection device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2791293C1 (en) * | 2022-06-01 | 2023-03-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Method for determining the response time of the protection of current-carrying contact connections of switching devices against overheating |
CN117232683A (en) * | 2023-09-05 | 2023-12-15 | 合肥工业大学 | High-voltage switch cabinet contact temperature inversion method and system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9312681B2 (en) | Circuit interrupter with over-temperature protection function for power cord | |
JP5718833B2 (en) | Wire protector | |
JP5480957B2 (en) | Load circuit protection device | |
Tian et al. | Monitoring IGBT's health condition via junction temperature variations | |
JP5469052B2 (en) | Winding insulation characteristics evaluation method | |
CN105223329B (en) | Transformer Winding material discrimination method based on pyroelectric effect | |
KR20180118655A (en) | Evaluation method of insulation performance of insulator | |
US20140341252A1 (en) | Device and method for protecting a load | |
RU2012154033A (en) | FAILURE CONTROL IN THE HEATING CIRCUIT OF HOUSEHOLD ELECTRIC APPLIANCES | |
KR100706260B1 (en) | Apparatus and Method for Automatically Adjusting Temperature | |
WO2015010612A1 (en) | System and method for online testing of temperature of distribution transformer heat run test winding | |
De Souza et al. | Characterization of contacts degradation in circuit breakers through the dynamic contact resistance | |
RU2635385C1 (en) | Determination method of protection operating time of conductive contact joints of switching devices from overheat | |
KR20140053413A (en) | Device and method for protecting a consumer | |
RU2791293C1 (en) | Method for determining the response time of the protection of current-carrying contact connections of switching devices against overheating | |
JP5926940B2 (en) | Insulation inspection equipment | |
JP2002277333A (en) | Deterioration determination method and deterioration determination device | |
RU2683031C1 (en) | Method for determining the constant heating time of a dry transformer | |
Qin et al. | Study on return voltage measurement of oil-paper insulation testing technology in transformers | |
Munteanu et al. | Thermal stresses analysis of current path from return circuit of electric traction | |
JP2023005270A (en) | Electronic component testing device | |
KR20160121642A (en) | Method and apparatus for insulation condition of inverter-fed motor | |
RU2696319C1 (en) | Temperature control method of terminal connection | |
Bekbaev et al. | On the possibilities of dynamic evaluation of contact surface temperature under impulse-current loads | |
Gutten et al. | Analysis of transformer moisture by proposed electronic system using time method RVM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180714 |