СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ РАЗЪЕМНОГО КОНТАКТНОГО СОЕДИНЕНИЯ СЕТЕВОГО ФИЛЬТРА

DOI: 10.47026/1810-1909-2025-2-17-30

УДК 621.3.066

ББК 31.292

И.А. БЕРШАДСКИЙ, А.Д. МЫХ

Ключевые слова

электрический контакт, нагрев, контактная пластина сетевого фильтра.

Аннотация

Увеличение сопротивления электрического контактного соединения в электросети жилой квартиры вызывает точечный нагрев или серию электрических дуг, которые часто приводят к пожарам, тем не менее данный нагрев не обнаруживается обычными защитными устройствами, реализованными в сетевых фильтрах, в связи с чем остается угроза возгораний.

Цель исследования – повышение эффективности защит контактов штепсельного соединения сетевого фильтра от избыточного перегрева за счет обоснования параметров защитного устройства с термоэлектрическим эффектом. Научная новизна состоит в определении структурной его схемы, а также получении количественных характеристик работы.

Материалы и методы. Объектом исследования являются электрические сетевые фильтры. Предмет исследования – схематическое решение защиты сетевого фильтра от перегрева контактного соединения, способствующее предотвращению возгораний при номинальных токах. Использован метод математического моделирования нагрева проводников в контактном соединении сетевого фильтра, основанный на решении уравнения теплового баланса, а также методы анализа и обобщения. Для замера температуры нагрева пластин разборного соединения сетевого фильтра установлена группа термодатчиков, место размещения которых и уставка температуры срабатывания защиты определяются путем экспериментов.

Результаты. Для сетевого фильтра с номинальным током 10 А предложена математическая модель нагрева проводников в контактном соединении, подверженном ослаблению или деградации, учитывающая его переходное сопротивление, силу тока нагрузки, размеры конструктивных теплоотводящих элементов. Экспериментальным путем определена зависимость температуры поверхности контактного соединения от его переходного сопротивления в режимах аварийной и нормальной работы. При этом установлены временная характеристика нагрева контактной пластины 5-розеточного сетевого фильтра, а также распределение ее нагрева по продольной координате. Показано, что электрическая схема защиты сетевого фильтра от большого переходного сопротивления контактной системы включает термореле, устанавливаемое посередине посадочных мест под штепсельные розетки (по две на каждой контактной пластине), а также триггерную схему для фиксации повреждения и систему индикации.

Выводы. Возникающее вследствие механического ослабления плотности прилегания поверхностей токоведущих элементов увеличение сопротивления контактного соединения в 6-8 раз по отношению к нормируемому приводит к перегреву соединения до 160–250°С с дальнейшим появлением короткого замыкания в сети и пожаров. Приведенное схемотехническое решение защиты сетевого фильтра от режима перегрева дефектного контактного соединения размыкает сеть до того момента, когда может произойти оплавление или возгорание неметаллических составляющих штепсельного соединения. Установившийся температурный перегрев контактного соединения типовых 3- и 5-розеточных сетевых фильтров с номинальным током 10 А в нормальном режиме не превышает 11°С, поэтому дополнительная защита построена на основе термоэлектрического метода контроля (по превышению или разности температур). Необходимая температура срабатывания датчиков термореле данной защиты – (45±5°С) при различных сочетаниях нагрузочного тока и сопротивления контактного соединения, что позволяет произвести отстройку от нежелательных пусков в режимах нормальной нагрузки.

Литература

1. Дмитриев А.Д., Канайкина К.А., Косенко А.Д. Математическое представление процесса нагрева и охлаждения болтовых контактных соединений // Энергетика: состояние, проблемы, перспективы: материалы XV Всерос. науч. техн. конф. Оренбург: Оренбург. гос. ун-т, 2024. С. 230–236.
2. Зинченко E.О. Температура нагревания проводников в контактных соединениях электроустановок // Научный вестник НИИГД «Респиратор». 2017. № 3(54). С. 36–47.
3. Исследование защиты от пожароопасного перегрева контактных соединений удлинителей [Электронный ресурс] / И.А. Бершадский, А.Ю. Гладков, Н.А. Савинов, А.Д. Мых // Вестник Донецкого национального технического университета. 2022. № 2(28). С. 39–45. URL: http://vestnik.donntu.ru/dl/2022/02/bershadsky.pdf (дата обращения: 10.05.2025).
4. Пат. 207595U1 РФ, МПК H01H 69/00(2006.01). Устройство защиты от перегрева штепсельных соединителей электрических сетей / заявитель и патентообладатель Купцов В.Д., Зубов Б.Н. № 2021116974; заявл. 09.06.2021; опубл. 03.11.2021, Бюл. № 31.
5. Пожары и пожарная безопасность в 2023 г. Статистика пожаров и их последствий // ФГБУ ВНИИПО МЧС России. Балашиха, 2024. 112 с.
6. Солдатов Д.А. Диагностика переходного сопротивления контактов в сети промышленной частоты термоэлектрическим методом: дис. … канд. техн. наук. Томск, 2023. 122 с.
7. Справочник по расчету и конструированию контактных частей сильноточных электрических аппаратов / Н.М. Адоньев, В.В. Афанасьев, В.В. Борисов и др.; под ред. В.В. Афанасьева. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1988. 384 с.
8. Физические процессы в электрических аппаратах / А.С. Варфоломеева, Н.Н. Кургузов, Л.И. Кургузова и др. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. 197 с.
9. Формирование алгоритмов функционирования автоматической системы мониторинга и диагностики электропроводок / С.В. Соленый, О.Я. Солёная, А.П. Ковалёв, Г.В. Демченко // Информационно управляющие системы. 2015. № 2. С. 30–36.
10. US Patent No. 9,716,351 B2 (Jul. 25, 2017). Рlug with overheat warning device having a temperature sensor, a control board and an alarm generator. Inventor: Weilin Lu, Applicant: Dong Guan Song Wei Electric Technology Co., Ltd. URL: https://image-ppubs.uspto.gov/dirsearch-public/print/downloadPdf/9716351 (дата обращения 10.05.2025).

Сведения об авторах

Бершадский Илья Адольфович – доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой электроснабжения промышленных предприятий и городов, Донецкий национальный технический университет, Россия, Донецк (ibersh164@yandex.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7383-3415).

Мых Анатолий Дмитриевич – аспирант кафедры электроснабжения промышленных предприятий и городов, Донецкий национальный технический университет, Россия, Донецк (vip.myh@mail.ru).

Формат цитирования

Бершадский И.А., Мых А.Д. Способ контроля теплового состояния разъемного контактного соединения сетевого фильтра // Вестник Чувашского университета. 2025. № 2. С. 17–30. DOI: 10.47026/1810-1909-2025-2-17-30.

Загрузить полный текст статьи