УКАЗАТЕЛЬ ФАЗ Российский патент 1996 года по МПК H02H7/09 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения порядка чередования и условного наименования фаз и нулевого провода трехфазной электросети в различных электроустановках и распределительных устройствах.

Известно устройство [1] содержащее первую RC-цепь, включенную между первой и второй фазами сети, вторую RC-цепь, включенную между второй и третьей фазами сети, делитель из двух резисторов, включенный между первой и третьей фазами сети, а также два элемента индикации, включенных между средней точкой делителя напряжения и средними точками первой и второй RC-цепей.

Недостатками устройства являются низкие эксплуатационные удобства пользования им при необходимости определения наименования фазы сети и невозможность определения нулевого провода сети.

Известно устройство [2] являющееся наиболее близким к заявленному по технической сущности, которое содержит первую и вторую последовательные цепи из RC-элементов, соединенные параллельно между синхронизирующим и общим входами устройства, а также первый и второй элементы индикации соответственно фаз В и С сети, первыми выводами подключенные к выходам соответственно первой и второй последовательных цепей, а вторыми выводами к средней точке делителя из двух резисторов, включенного между синхронизирующим и информационным входами.

Недостатком устройства является невозможность индикации подключения фазы А и нулевого провода сети N, так как при подключении любого из них к информационному входу устройства лишь незначительно изменяется яркость свечения элементов индикации В и С, заметить которое в условиях различного освещения помещения и при различных уровнях напряжения контролируемой сети очень трудно, а определить на основании таких незначительных изменений яркости элементов индикации что подключено к информационному входу фаза А или нулевой провод практически невозможно.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности определения не только фаз В и С, но и фазы А и нулевого провода сети.

Цель достигается тем, что в указатель фаз, содержащий фазочувствительный орган индикации фаз В и С сети, первый вход которого соединен с синхронизирующим входом устройства для подключения синхронизирующей фазы А сети, второй вход с информационным входом устройства для подключения контролируемой фазы сети, а третий вход с общим входом устройства для подключения нулевого провода сети, введены элементы индикации фазы А и нулевого провода N сети и два элемента ограничения тока, при этом элемент индикации фазы А сети включен последовательно с первым элементом ограничения тока между синхронизирующим и информационным входами устройства, а элемент индикации нулевого провода N сети включен последовательно с вторым элементом ограничения тока между информационным и общим входами устройства, а также тем, что фазочувствительный орган индикации фаз В и С содержит первую двухэлементную последовательную RC-цепь из первых резистора и конденсатора, сопротивление которого на частоте контролируемой сети выбрано в раз меньше сопротивления первого резистора, вторую двухэлементную последовательную RC-цепь из вторых резистора и конденсатора, сопротивление которого на частоте контролируемой сети выбрано в раз больше сопротивления второго резистора, свободные выводы первого резистора и второго конденсатора объединены и соединены с первым входом фазочувствительного органа, свободные выводы второго резистора и первого конденсатора объединены и соединены с третьим входом фазочувствительного органа, первые выводы элементов индикации фазы В и фазы С сети соединены со средними точками соответственно первой и второй последовательных RC-цепей, а вторые выводы со средними точками соответственно первого и второго делителей напряжения, которые включены между первым и вторым входами фазочувствительного органа, а также тем, что фазочувствительный орган индикации фаз В и С содержит две трехэлементные RC-цепи, свободные выводы первых элементов которых соединены с первым входом фазочувствительного органа, свободные выводы третьих элементов соединены с вторым входом фазочувствительного органа, первые элементы первой и второй RC-цепей выбраны неоднотипными, в каждой последовательной RC-цепи сопротивление первого элемента на частоте контролируемой сети выбрано в два раза больше сопротивления второго элемента, их общее сопротивление в раза больше сопротивления третьего элемента, первые выводы элементов индикации фазы В и фазы С сети соединены с общими точками первого и второго элементов соответственно первой и второй RC-цепей, а вторые выводы с третьим входом фазочувствительного органа, а также тем, что элемент индикации выполнен в виде последовательной цепи из светоизлучающего элемента и элемента ограничения тока, параллельно которой включен стабилитрон.

На фиг. 1 приведена схема указателя фаз (схема фазочувствительного органа на двухэлементных RC-цепях); на фиг. 2 схема фазочувствительного органа на трехэлементных RC-цепях; на фиг. 3 схема элемента индикации на однополярном светодиоде с защитой от обратного напряжения и перегрузки прямым током с помощью стабилитрона.

Указатель фаз фиг. 1 содержит фазочувствительный орган 1 индикации фаз В и С сети, первый вход которого соединен с синхронизирующим входом 2 указателя фаз для подключения синхронизирующей фазы А сети, второй вход с информационным входом 3 указателя фаз для подключения контролируемой фазы сети, а третий вход с общим входом 4 указателя фаз для подключения нулевого провода сети, элементы 5 и 6 индикации фазы А и нулевого провода N сети, два элемента 7 и 8 ограничения тока. Элемент 5 включен последовательно с элементом 7 между синхронизирующим 2 и информационным 3 входами, а элемент 6 включен последовательно с элементом 8 между информационным 3 и общим 4 входами. Фазочувствительный орган 1 индикации фаз В и С сети содержит первую двухэлементную последовательную RC-цепь из первых резистора 9 и конденсатора 10, сопротивление которого на частоте контролируемой сети выбрано в раз меньше сопротивления первого резистора 9, вторую двухэлементную последовательную RC-цепь из вторых резистора 11 и конденсатора 12, сопротивление которого на частоте контролируемой сети выбрано в раз больше сопротивления второго резистора 11. Свободные выводы первого резистора 9 и второго конденсатора 12 объединены и соединены с первым входом фазочувствительного органа, свободные выводы второго резистора 11 и первого конденсатора 10 объединены и соединены с третьим входом фазочувствительного органа. Первые выводы элементов 13 и 14 индикации соединены со средними точками соответственно первой и второй последовательных цепей из элементов 9, 10 и 11, 12, а вторые выводы со средними точками соответственно первого и второго делителей напряжения из элементов 15, 16 и 17, 18, которые включены между первым и вторым входами фазочувствительного органа.

Фазочувствтельный орган 1 индикации фаз В и С на фиг. 2 содержит две трехэлементные последовательные RC-цепи из элементов 19, 20, 21 и 22, 23, 24 свободные выводы первых элементов которых соединены с первым входом фазочувствительного органа, свободные выводы третьих элементов 21, 24 соединены с вторым входом фазочувствительного органа, первые элементы 19 и 22 первой и второй RC-цепей выбраны неоднотипными. В каждой RC-цепи сопротивление первого элемента 19 и 22 на частоте контролируемой сети выбрано в два раза больше сопротивления второго элемента 20 и 23, их общее сопротивление в раз больше сопротивления третьего элемента 21 и 24. Первые выводы элементов 25 и 26 индикации фазы В и фазы C сети соединены с общими точками первого и второго элементов соответственно первой 19, 20 и второй 22, 23 RC-цепей, а вторые выводы с третьим входом фазочувствительного органа.

Элемент индикации на фиг. 3 выполнен в виде последовательной цепи из светоизлучающего элемента 27 и элемента 28 ограничения тока, параллельно которой включен стабилитрон 29.

Указатель фаз по фиг. 1 работает следующим образом.

При подключении входа 4 к нулевому проводу N сети, а входа 2 к фазе А, принятой за начало отсчета, напряжение этой фазы прикладывается к первой и второй RC-цепям, в которых сопротивление элементов 9 и 12 на частоте контролируемой сети выбрано в раз больше сопротивления элементов 10 и 11. При этом падения напряжения на элементах 9 и 12 через соответственно элементы 15 и 17 прикладываются к элементам 13 и 14 индикации и они светятся под воздействием проходящих токов. Одновременно под воздействием напряжения фазы А проходит ток через элементы 5,7 и далее по цепям из элементов 18, 14, 11 и 16, 13, 10, а также через элементы 8 и 6. В результате этого светятся элементы 5 и 6 индикации. Таким образом, наблюдается свечение всех четырех элементов 5, 13, 14, 6 индикации, имеющих обозначение соответственно А, В, С и N, что указывает на наличие синхронизирующего напряжения и исправность всех элементов индикации, обеспечивая высокую достоверность контроля.

При подключении к входу 3 напряжения фазы А под его воздействием прекращается ток через элементы 5, 7 и свечение элемента 5 индикации, что однозначно указывает на подключение к входу 3 фазы А, а элементы 13, 14 и 6 индикации продолжают светиться.

При подключении к входу 3 напряжения фазы В напряжение между точками m и k близко к нулю, что обусловлено выбором сопротивления элемента 9 в раз больше сопротивления элемента 10, а сопротивлений элементов 15 и 16 равными. Поэтому элемент 13 индикации обесточен и не светится, что однозначно указывает на подключение к входу 3 фазы В. При этом через элементы 5 и 7 проходит ток под воздействием напряжения U_АВ, через элементы 6 и 8 под воздействием напряжения U_BN, поэтому элементы 5 и 6 продолжают светиться. Элемент 14 индикации также светится, так как напряжение между точками n и F оказывается максимальным.

При подключении к входу 3 напряжения фазы С напряжение между точками m и k максимально и элемент 13 индикации светится за счет проходящего тока, а напряжение между точками n и F близко к нулю, поэтому индикатор 14 не светится, однозначно указывая на подключение к входу 3 фазы С. При этом элементы 5 и 6 индикации светятся, так как через элементы 5 и 7 проходит ток под воздействием напряжения U_AC, а через элементы 6 и 8 под воздействием напряжения U_CN.

При подключении к входу 3 нулевого провода N разность потенциалов между входами 3 и 4 оказывается близкой к нулю, ток через элементы 6 и 8 отсутствует и элемент 6 не светится, однозначно указывая на подключение к входу 3 нулевого провода. При этом элементы 5, 13 и 14 продолжают светиться за счет проходящих через них токов.

Таким образом, подключение к информационному входу 3 указателя одной из фаз А, В, С или нулевого провода N сети происходит прекращение свечения одного из четырех элементов 5, 13, 14 или 6 индикации, имеющих соответственно наименования А, В, С и N, а отключение от входа 3 указанных цепей обеспечивает свечение всех четырех индикаторов, чем проверяется их исправность.

Фазочувствительный орган 1 может быть реализован в ином варианте, например по схеме фиг. 2, в виде двух трехэлементных RC-цепей 19, 20, 21 и 22, 23, 24, включенных между первым и вторым входами органа и двух элементов 25 и 26 индикации, включенных между выходами RC-цепей и третьим входом органа. Работает он аналогично рассмотренному. При подаче на вход 3 указателя напряжений фаз В или С напряжение на элементе 25 или 26 оказывается близко к нулю и его свечение прекращается, указывая на соответствующее наименование фазного напряжения сети. Фазочувствительный орган 1 индикации может быть также выполнен в виде устройства, в котором два параллельно соединенных делителя напряжения 15, 16 и 17,18 объединены в один, и других устройств.

В качестве элементов 7,8,15,16,17,18 могут быть использованы как активные, так и реактивные элементы, например резисторы или конденсаторы. В качестве элементов 5,6,13,14 индикации могут быть использованы любые светоизлучающие, светоотражающие и другие элементы, например газоразрядные лампы, светодиоды, выполненные из одного или двух встречно включенных светоизлучающих переходов, причем в первом случае для защиты р-n-перехода от обратного напряжения последовательно или встречно-параллельно с ним включается диод. При изменении напряжения контролируемой сети в широких пределах для стабилизации тока (и светоотдачи) через светоизлучающий элемент, например светодиод 27 (фиг. 3), последний шунтируется стабилитроном 29 через резистор 28 ограничения тока. При использовании биполярного светоизлучающего элемента в виде, например встречно-параллельно включенных светоизлучающих р-n-переходов в качестве элемента 29 используется двуханодный стабилитрон или его аналог.

В состав элементов индикации могут входить иные дополнительные элементы, например резистор, включенный параллельно светоизлучающемуся элементу для уменьшения тока через этот элемент, если минимальное напряжение между точками m и k или n и F оказывается недостаточно мало из-за разброса параметров элементов фазочувствительного органа. Кроме того, резистор может быть включен последовательно со светоизлучающим элементом для ограничения тока при переходных процессах или работе этого элемента.

Благодаря указанному составу и функциональным связям указатель фаз имеет значительное расширение функциональных возможностей и максимальные удобства при эксплуатации.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения условных наименований фазных напряжений A, B, C и нулевого провода сети. Сущность изобретения: указатель фаз дополнительно снабжен элементом индикации фазы A и нулевого провода сети и двумя элементами ограничения тока, при этом элемент индикации фазы A сети включен последовательно с первым элементом ограничения тока между синхронизирующими и информационным входами указателя фаз, а элемент индикации нулевого провода сети включен последовательно с вторым элементом ограничения тока между информационным и общим входами указателя фаз. Функциональные возможности расширяются за счет того, что указатель фаз в отличие от прототипа позволяет определять не только наименования фаз B и C сети, но и фазы A и нулевого провода сети, т. е. все четыре возможных варианта, имеющих место в контролируемой четырехпроводной трехфазной сети переменного тока, причем с высокой степенью достоверности, что обеспечивается путем самоконтроля всех четырех элементов индикации. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. УКАЗАТЕЛЬ ФАЗ, содержащий фазочувствительный орган индикации фаз B и C сети, первый вход которого соединен с синхронизирующим входом устройства для подключения синхронизирующей фазы A сети, второй вход - с информационным входом устройства для подключения контролируемой фазы сети, а третий вход - с общим входом устройства для подключения нулевого провода сети, отличающийся тем, что в него введены элементы индикации фазы A и нулевого провода N сети и два элемента ограничения тока, элемент индикации фазы A сети включен последовательно с первым элементом ограничения тока между синхронизирующим и информационным входами устройства, а элемент индикации нулевого провода сети включен последовательно с вторым элементом ограничения тока между информационным и общим входами устройства. 2. Указатель фаз по п.1, отличающийся тем, что фазочувствительный орган индикации фаз B и C содержит первую последовательную RC-цепь из первых резистора и конденсатора, сопротивление которого на частоте контролируемой сети выбрано в раз меньше сопротивления первого резистора, вторую последовательную RC-цепь из вторых резистора и конденсатора, сопротивление которого на частоте контролируемой сети выбрано в раз больше сопротивления второго резистора, свободные выводы первого резистора и второго конденсатора объединены и соединены с первым входом фазочувствительного органа, свободные выводы второго резистора и первого конденсатора объединены и соединены с третьим входом фазочувствительного органа, первые выводы элементов индикации фаз B и C сети соединены со средними точками соответственно первой и второй последовательных RC-цепей, а вторые выводы - со средними точками соответственно первого и второго двухэлементных делителей напряжения с равными сопротивлениями элементов, которые включены между первым и вторым входами фазочувствительного органа. 3. Указатель фаз по п.1, отличающийся тем, что фазочувствительный орган индикации фаз B и C содержит две трехэлементные RC-цепи, свободные выводы первых элементов которых соединены с первым входом фазочувствительного органа, свободные выводы третьих элементов соединены с вторым входом фазочувствительного органа, первые элементы первой и второй последовательных RC-цепей выбраны неоднотипными, в каждой последовательной RC-цепи сопротивление первого элемента на частоте контролируемой сети выбрано в два раза больше сопротивления второго элемента, а их общее сопротивление в раз больше сопротивления третьего элемента, первые выводы элементов индикации фаз B и C сети соединены с общими точками соединения первого и второго элементов соответственно первой и второй последовательных RC-цепей, а вторые выводы - с третьим входом фазочувствительного органа. 4. Указатель фаз по п.1, отличающийся тем, что элементы индикации выполнены в виде последовательной цепи из светоизлучающего элемента и элемента ограничения тока, параллельно которой включен стабилитрон.