ЗАЩИТНЫЙ АППАРАТ С САМОТЕСТИРОВАНИЕМ Российский патент 2006 года по МПК H01H83/14 

Изобретение относится к области электрификации сельского хозяйства, в частности для обеспечения электробезопасности людей и животных.

Известен патент № 2149476 "Модульный дифференциальный выключатель" - МПК Н 01 Н 83/14, 2000 г. Устройство содержит многополюсный выключатель, выбираемый из числа многополюсных выключателей, различающихся количеством полюсов, и имеющий соединительные зажимы, количество которых соответствует количеству полюсов, расположенных на боковой соединительной поверхности многополюсного выключателя, блок дифференциальной защиты, выбираемый из числа блоков дифференциальной защиты, различающихся количеством полюсов и имеющий соединительные провода в количестве, соответствующем количеству полюсов, расположенные на жестком щитке.

В качестве прототипа принято устройство (Якобс А.И., Луковников А.В. Электробезопасность в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1981. - 239 с., на с.151-153), содержащее дифференциальный датчик тока в виде замкнутого магнитопровода, с силовыми проводниками питающей сети, проходящими через его окно и выполняющими роль первичной обмотки, коммутационное устройство в виде силовых контактов, и привода отключения силовых контактов, подсоединенного к вторичной обмотке, устройство контроля исправности аппарата с соединенными последовательно резистором имитации тока утечки и кнопкой "Тест", подключенными к силовым проводникам питающей сети. При отсутствии тока утечки в цепи после места включения устройства сумма токов этих проводников равна нулю, т.е. первичный ток равен нулю и во вторичной обмотке ток отсутствует; при появлении тока утечки сумма токов фазных и нейтрального проводников равна току утечки, он отличается от нуля и во вторичной обмотке появляется ток. При достижении током утечки заданной величины вторичный ток вызывает защитное отключение устройства, т.е. размыкание силовых контактов приведением в действие привода.

Известное изобретение имеет недостаток, заключающийся в том, что в случае появления в его магнитопроводе короткозамкнутого электрического контура, последний выполняет роль размагничивающего элемента, увеличивая при этом ток срабатывания устройства, т.е. изменяет защитную характеристику по току утечки. Такой короткозамкнутый контур появляется при электрическом соединении РЕ и N проводников на участке цепи после включения дифференциального аппарата или в случае соединения одного или нескольких одноименных фазных проводников до и после места включения дифференциального аппарата в результате соответствующего повреждения изоляции или случайных и преднамеренных ошибок при монтаже электроустановки.

Техническим решением задачи является обеспечение периодического самотестирования состояния его магнитной цепи для обнаружения появления короткозамкнутого контура и информирования об этом пользователя.

Поставленная задача достигается тем, что дифференциальный аппарат, содержащий дифференциальный датчик тока, состоящий из тороидального магнитопровода с обмоткой, выполняющей роль вторичной, силовые проводники питающей сети, проходящие через "окно" магнитопровода, коммутационное устройство и исполнительный орган привода коммутатора, а также имеет устройство самотестирования аппарата на наличие в сети короткозамкнутого контура, содержащее контролирующий блок, резистор эталонного тока утечки, включенный вместе с замыкающим контактом контролирующего блока параллельно резистору имитации тока утечки и кнопке "Тест", генератор импульсов, подключенный к силовым проводникам питающей сети и задающий периодичность и продолжительность включения контролирующего блока, контрольное реле, замыкающий контакт которого соединен с контролирующим блоком, и при замыкании которого происходит подача напряжения в контролирующий блок, причем контролирующее реле подключено через переключающий контакт к вторичной обмотке дифференциального датчика, а также сигнальное устройство, подключенное к контролирующему блоку и сигнализирующее о появлении в сети короткозамкнутого контура.

Новизна этого предложения состоит в том, что в дифференциальном аппарате используется контрольное реле и контролирующий блок, которые обеспечивают самотестирование состояния магнитной цепи аппарата с целью обнаружения появления короткозамкнутого контура и информирования об этом пользователя, а также генератор импульсов, задающий периодичность самотестирования.

Сущность изобретения пояснена чертежом, где представлена схема защитного устройства.

Защитное устройство с самотестированием содержит датчик тока утечки, состоящий из магнитопровода 1, на котором расположена обмотка 2, коммутационное устройство в виде контактов 3, отключаемых приводом 4, подключенным к обмотке 2. Кнопка ручного контроля исправности дифференциального аппарата 5 включена последовательно с резистором имитации тока утечки 6, параллельно которым подключена цепь эталонной утечки с контактом 7 и сопротивлением имитации тока утечки 8. К переключателю 9 подключена обмотка 2, а также подключено контрольное реле 10, которое замыкает контакт 11. Генератор импульсов 12 соединен с контролирующим блоком 13, который подает сигнал на сигнальное устройство 14, короткозамкнутый контур 15 (на схеме показан пунктиром) с сопротивлением Z_КЗ. Провода питающей сети 16 и 17 проходят через "окно" магнитопровода 1. (Реле и контакты устройства могут быть как аналоговыми, так и электронными)

В устройстве при отсутствии короткозамкнутой цепи (Z_КЗ=∞) генератор импульсов 12 периодически (например, раз в 5 мин) подает напряжение на контролирующий блок 13, включающий сигнальное устройство 14, и переключает контакт 9, тем самым подключая контрольное реле 10 к обмотке 2, после чего блок 13 замыкает контакт 7, при этом появляется эталонный ток утечки. Реле 10, сработав, замыкает свой контакт 11, при этом происходит подача напряжения в блок 13. После этого происходит отключение сигнального устройства 14 и контакта 7, а переключатель 9 возвращается в исходное положение, подключая реле 4 к обмотке 2. Защитный аппарат выполняет свои традиционные функции, т.е. при отсутствии тока утечки в цепи после места включения устройства сумма токов этих проводников равна нулю, т.е. первичный ток равен нулю и во вторичной обмотке ток отсутствует. При появлении тока утечки сумма токов фазных и нейтрального проводников равна току утечки, он отличается от нуля и во вторичной обмотке появляется ток. При достижении током утечки заданной величины вторичный ток вызывает защитное отключение дифференциального аппарата, т.е. размыкание силовых контактов приведением в действие привода. При появлении короткозамкнутого контура (Z_КЗ≈0) проявляется размагничивающее действие этого контура (короткозамкнутого витка на магнитопроводе, согласно закону Ленца), контролирующий блок 13 включает сигнальное устройство 14 и переключает контакт 9, тем самым подключая контрольное реле 10 к обмотке 2, после чего блок 13 замыкает контакт 7 (появляется эталонный ток утечки). Реле 10 не срабатывает, контакт 11 не замыкается, при этом не происходит подача напряжения в блок 13. В этом случае сигнальное устройство 14 не отключается, но происходит переключение контакта 9 (подключение реле 4 к обмотке 2) и размыкания контакта 7. Защитное отключение не производится, но пользователь извещается о наличии неисправности дифференциального аппарата, вызвавшей потерю устройством своих функций защитного отключения при появлении тока утечки.

Использование: в области электрификации сельского хозяйства, в частности для обеспечения электробезопасности людей и животных. Технический результат заключается в обеспечении периодического самотестирования для обнаружения появления короткозамкнутого контура и информирования об этом пользователя. Дифференциальный аппарат имеет генератор импульсов подключенный к проводникам питающей сети, контролирующий блок с сигнальным устройством, контрольное реле с контактом, цепь эталонной утечки подключенную параллельно цепи тестирования и имеющую контакт и сопротивление, создающее эталонный ток утечки. 1 ил.

Защитный аппарат, содержащий дифференциальный датчик тока в виде замкнутого магнитопровода с силовыми проводниками питающей сети, проходящими через его окно и выполняющими роль первичной обмотки, коммутационное устройство в виде силовых контактов и привода отключения силовых контактов, подсоединенного к вторичной обмотке, устройство контроля исправности аппарата с соединенными последовательно резистором имитации тока утечки и кнопкой "Тест", подключенными к силовым проводникам питающей сети, отличающийся тем, что имеет устройство самотестирования аппарата на наличие в сети короткозамкнутого контура, содержащее контролирующий блок, резистор эталонного тока утечки, включенный вместе с замыкающим контактом контролирующего блока параллельно резистору имитации тока утечки и кнопке "Тест", генератор импульсов, подключенный к силовым проводникам питающей сети и задающий периодичность и продолжительность включения контролирующего блока, контрольное реле, замыкающий контакт которого соединен с контролирующим блоком и при замыкании которого происходит подача напряжения в контролирующий блок, причем контролирующее реле подключено через переключающий контакт к вторичной обмотке дифференциального датчика, а также сигнальное устройство, подключенное к контролирующему блоку и сигнализирующее о появлении в сети короткозамкнутого контура.