СИГНАЛИЗАТОР ОПАСНОГО ПРИБЛИЖЕНИЯ К ТОКОВЕДУЩИМ ЧАСТЯМ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Российский патент 1994 года по МПК G08B23/00 G01R29/12 

Изобретение относится к технике безопасности в электротехнике, в частности к устройствам для предупреждения человека об опасном приближении к токоведущим частям электрических установок, находящимся под напряжением переменного тока.

Известны устройства индивидуального применения (сигнализаторы), реагирующие на напряженность электрического поля и вырабатывающие звуковой сигнал при опасном приближении к токоведущим частям, когда напряженность поля превышает заданное значение. Сигнализатор может быть установлен на каске, расположен в нагрудном кармане одежды или на руке работающего.

Наиболее близким к изобретению является сигнализатор напряжения индивидуального пользования, содержащий емкост- ный датчик электрического поля и исполнительный орган с пороговым устройством на входе.

Известное устройство имеет ряд недостатков, приводящих к отказам срабатывания или к ложным сигналам. К основным недостаткам относятся зависимость чувствительности сигнализатора от емкости датчика относительно тела человека, влияние краевого эффекта (местного увеличения напряженности поля на краях датчика) на стабильность работы, отказы из-за экраниро- вания датчика участками тела человека или заземленными конструкциями электроустановки.

Емкостные связи датчика с телом человека могут меняться при выполнении работы. Если, например, сигнализатор расположен в нагрудном кармане одежды, то его чувствительность зависит от степени прилегания одежды к телу, от того застегнута или расстегнута она, стоит человек прямо или наклонился.

Уровень сигнала датчика из-за наличия краевого эффекта зависит от конфигурации электрического поля и может быть разным при одной и той же напряженности в рабочей зоне. Таким образом нарушается однозначность зависимости уровня сигнала датчика от напряженности поля в зоне его расположения.

Значительная доля отказов срабатывания сигнализатора вызвана экранированием датчика. Сигнализатор, установленный на каске спереди, экранируется головой человека, если токоведущие части расположены сзади. Согнувшись, человек экранирует сигнализатор, расположенный в нагрудном кармане одежды. Расположенный на руке сигнализатор экранируется дверью в ячейку распредустройства, открываемой этой рукой.

Целью изобретения является повышение надежности сигнализации об опасном приближении человека к находящимся под напряжением частям электроустановки.

Цель достигнута тем, что в сигнализаторе опасного приближения к токоведущим частям, содержащем емкостный датчик напряженности электрического поля, блок регулирования чувствительности, пороговое устройство, исполнительный орган и экран, датчик выполнен в виде единого электрода, в качестве которого использована одежда из электропроводящего материала, и накладных изолированных электродов, расположенных на манжетах, плечах и в области нагрудных карманов. Единый электрод электрически соединен с экраном, а накладные электроды, выводы которых являются выходом емкостного датчика, соединены с блоком регулирования чувствительности. При этом между выходами блока регулирования чувствительности и входом порогового устройства включен элемент, обеспечивающий получение сигнала опасности при приближении на недопустимое расстояние к токоведущим частям хотя бы одного из накладных электродов датчика. Этим элементом могут быть коммутатор цепей, схема логического ИЛИ, а также сумматор токов.

Датчик напряженности электрического поля, выполненный в виде системы накладных изолированных электродов, расположенных на электропроводящей поверхности (едином электроде), исключает возможность отказов и ложных срабатываний сигнализатора. Стабильность работы сигнали- затора обеспечивается за счет нормализации электрического поля в зоне расположения накладных электродов, устранения краевого эффекта и исключения влияния тела человека.

Вектор напряженности электрического поля независимо от конфигурации последнего и от расположения в пространстве токоведущих и заземленных частей электри- ческой установки, а также от ориентации на них элементов датчика всегда перпендикулярен (нормален) к электропроводящей поверхности (единому электроду) и, следова- тельно, к каждому из накладных элементов (электродов). Краевой эффект не проявляется, так как единый электрод выступает за края накладных электродов на расстояние, значительно превышающее толщину изоляции между ними. Таким образом, независимо от конфигурации электрического поля, создаваемого токоведущими частями электроустановки, все элементы датчика всегда находятся в поле, близком к однородному, что является главным условием обеспечения стабильности срабатывания сигнализатора.

Влияние изменения емкостной связи датчика с телом человека на результат измерений исключается тем, что человека полностью и удобно экранирует общий (единый) электрод, выполненный в виде одежды из электропроводящего материала. Выполнение датчика в виде системы электродов, расположенных в разных точках на поверхности одежды, исключает отказы срабатывания сигнализатора из-за экранирования частями тела человека или заземленными конструкциями электроустановки, так как одновременное экранирование всех электродов практически невозможно. Количество накладных электродов оптимизировано: два основных охватывают манжеты рукавов, четыре дополнительных расположены симметрично на груди и на плечах (в виде погон).

Важный положительный эффект получен благодаря форме и расположению накладных электродов. Электроды, охватывающие манжеты, выполнены объемными, что исключает возможность их полного экранирования: часть электрода обязательно оказывается неэкранированной при любом положении руки. Это в сочетании с нормализацией электрического поля в зоне расположения электродов позволяет исключить зависимость срабатывания сигнализатора от ориентации датчика относительно токоведущих частей электроустановки. Исключаются также ложные сигналы при перемещении человека по распределительному устройству, так как при опущенных руках в зоне наибольшей напряженности электрического поля, создаваемого верхней ошиновкой, оказываются дополнительные электроды, чувствительность которых соответственно снижена.

На фиг. 1 показана структурная схема сигнализатора с коммутатором; на фиг. 2 - с элементом реализации логической функции ИЛИ; на фиг. 3 - с сумматором; на фиг. 4 - расположение отдельных конструктивных элементов сигнализатора.

Сигнализатор на фиг. 1 содержит датчик напряженности электрического поля, образованный накладными изолированными электродами 1, расположенными на едином электроде 2, блок 3 регулирования чувствительности, коммутатор 4, пороговое устройство 5 и исполнительный орган 6. Выводы электродов 1, соединены с входами блока 3 регулирования чувствительности, выходы которого соединены с входом коммутатора 4. Выход коммутатора соединен с пороговым устройством 5, выход которого соединен с входом исполнительного органа 6. Единый электрод 2 соединен с общей точкой исполнительного органа 6 и с экраном 7, охватывающим все элементы сигнализатора (кроме датчика).

Сигнализатор работает следующим образом.

Электрическое поле, создаваемое находящимися под напряжением токоведущими частями электроустановки, индуцирует в элементах 1 и 2 датчика напряжение, пропорциональное напряженности поля. С приближением датчика к токоведущим частям индуцированное напряжение увеличивается. Сигналы датчика, пропорциональные индуцированным в его элементах напряжениям, через блок 3 регулирования чувствительности поступают на коммутатор 4, который с высокой частотой производит опрос элементов датчиков, поочередно связывая выходы блока 3 с входом порогового устройства 5. В случае поступления сигнала датчика, превышающего уставку срабатывания порогового устройства 5, оно воздействует на исполнительный орган 6, вырабатывающий сигнал о недопустимом приближении к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением. Уставка срабатывания порогового устройства 5 выбирается так, чтобы человек успел отреагировать на извещение исполнительного органа 6 и не попасть под поражающее действие напряжения на токоведущих частях.

В сигнализаторе на фиг. 2 вместо коммутатора применен элемент 8, реализующий логическую функцию ИЛИ. Логическая связь ИЛИ разрешает прохождение на вход порогового устройства 5 любого из входных сигналов, исключая их воздействие друг на друга. Если сигнал датчика на входе порогового устройства 5 превышает уставку его срабатывания, будет получен сигнал исполнительного органа 6.

В сигнализаторе на фиг. 3 элементом, обеспечивающим связь выходов блока 3 регулирования чувствительности с входом порогового устройства 5, является сумматор 9. Поскольку в реальных условиях применения сигнализатора получение извещения о недопустимом приближении создает сигнал только одного или двух накладных электродов 1, находящихся в наибольшей близости к токоведущим частям, применение сумматора практически равносильно использованию элемента ИЛИ.

Конструктивно сигнализатор выполнен в виде рабочей одежды электромонтера (фиг. 4). Накладные электроды расположены на поверхности куртки 10 из электропроводящей ткани, которая является общим (единым) электродом. Основные накладные электроды 11 охватывают манжеты рукавов по всей окружности. Дополнительные электроды 12 и 13 расположены симметрично на нагрудных карманах куртки и на плечах (в виде поперечных погон). Исполнительный орган 14 находится в одном из нагрудных карманов. С помощью контактного разъема и проводов он соединен с элементами датчика. В другом нагрудном кармане помещено поверочное устройство 15, с помощью которого контролируется исправность каждого из элементов датчика совместно с остальными элементами сигнализатора. (56) Гусев Ю. Н. , Ушанов В. П. , Чесноков Н. М. Средства и устройства безопасности для работ в электроустановках. М. : Энергоатомиздат, 1988, с. 43, рис. 35.

Сигнализатор опасного приближения к токоведущим частям индивидуального применения предназначен для повышения безопасности персонала, проводящего работы в электрических установках. Цель изобретения - повышение надежности сигнализации путем исключения отказов и ложных срабатываний. Новизна изобретения состоит в том, что емкостный датчик выполнен в виде соединенного с экраном и общей точкой единого электрода, в качестве которого использована одежда из электропроводящего материала, и накладных изолированных электродов, охватывающих манжеты, а также размещенных на груди и на плечах. Накладные электроды связаны с входом порогового устройства исполнительного органа через систему обработки сигналов, включающую блок регулирования чувствительности и одно из следующих трех устройств: коммутатор, производящий опрос датчиков, блок реализации логической функции ИЛИ, сумматор. 3 с. п. ф-лы, 4 ил.

1. Сигнализатор опасного приближения к токоведущим частям, содержащий емкостный датчик напряженности электрического поля, выход которого соединен с входом блока регулирования чувствительности, пороговое устройство, выход которого соединен с входом исполнительного органа, и экран, отличающийся тем, что в него введен коммутатор, а емкостный датчик напряженности электрического поля выполнен в виде единого электрода, в качестве которого использована одежда из электропроводящего материала, и накладных изолированных электродов, расположенных на манжетах, плечах и в области нагрудных карманов, выводы которых являются выходом емкостного датчика напряженности электрического поля, единый электрод соединен с экраном, выходы блока регулирования чувствительности соединены с входами коммутатора, выход которого соединен с входом порогового устройства. 2. Сигнализатор опасного приближения к токоведущим частям, содержащий емкостный датчик напряженности электрического поля, выход которого соединен с входом блока регулирования чувствительности, пороговое устройство, выход которого соединен с входом исполнительного органа, и экран, отличающееся тем, что в него введен элемент ИЛИ, а емкостный датчик напряженности электрического поля выполнен в виде единого электрода, в качестве которого использована одежда из электропроводящего материала, и накладных изолированных электродов, расположенных на манжетах, плечах и в области нагрудных карманов, выводы которых являются выходом емкостного датчика напряженности электрического поля, единый электрод соединен с экраном, выходы блока регулирования чувствительности - с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом порогового устройства. 3. Сигнализатор опасного приближения к токоведущим частям, содержащий емкостный датчик напряженности электрического поля, выход которого соединен с входом блока регулирования чувствительности, пороговое устройство, выход которого соединен с входом исполнительного органа, и экран, отличающееся тем, что в него введен сумматор, а емкостный датчик выполнен в виде единого электрода, в качестве которого использована одежда из электропроводящего материала, и накладных изолированных электродов, расположенных на манжетах, плечах и в области нагрудных карманов, выводы которых являются выходом емкостного датчика напряженности электрического поля, единый электрод соединен с экраном, выходы блока регулирования чувствительности - с входами сумматора, выход которого соединен с входом порогового устройства.