УСТРОЙСТВО ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ НИЗКОВОЛЬТНОЙ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ Российский патент 2023 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и предназначено для защиты низковольтных трехфазных электроустановок в сетях с короткозамкнутой нейтралью от коротких замыканий.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению прототипом является устройство токовой защиты низковольтной трехфазной электроустановки, содержащее автоматический выключатель с дистанционным расцепителем, измерительный преобразователь тока в виде трех трансформаторов тока и реагирующий орган в виде трех токовых реле (Беркович М. А., Молчанов В. В., Семенов В. А. Основы техники релейных защит. – М.: Энергоатомиздат 1984. – 375 с).

Наличие в токовой защите низковольтной трехфазной электроустановки трех трансформаторов тока и трех токовых реле не только значительно усложняет реализацию токовой защиты трехфазной электроустановки, но и снижает надежность ее функционирования. Кроме того, установить трансформаторы тока можно не на все электроустановки. Это ограничение вызвано габаритными размерами как трансформаторов тока, так и места их возможного размещения в электроустановке. Что соответственно приводит к ограничению области использования таких токовых защит.

Технический результат достигается за счет того, что измерительный преобразователь и реагирующий орган выполнены в виде корпуса из изолирующего материала, на котором закреплены два неподвижных контакта, расположенные параллельно четыре призматических ферромагнитных магнитопровода и вращающийся подпружиненный якорь с двумя подвижными контактами, при этом фазы токопровода этой электроустановки размещаются между магнитопроводами, якорь с воздушным зазором размещается у их торцов, а связанные с ним подвижные контакты после его поворота замыкают неподвижные контакты, которые присоединяются к электрической цепи из источника питания и катушки дистанционного расцепителя автоматического выключателя.

Техническая задача - упрощение реализации и повышение надежности функционирования устройства токовой защиты, а также расширение области ее использования.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного технического решения количеством и исполнением функциональных элементов.

Сравнение заявляемого технического решения с имеющимся техническим решением показывает, что эти функциональные элементы науке известны. Однако такое исполнение функциональных элементов проявляет в заявляемом техническом решении новые свойства в виде упрощения реализации токовой защиты электроустановки, повышения надежности ее функционирования, а также расширения области использования.

Работа устройства токовой защиты низковольтной трехфазной электроустановки основана на том, что протекание токов по фазам токопровода питающего эту электроустановку создает магнитное поле, которое замыкается через его магнитопроводы и якорь. При этом между ними возникает электромагнитная сила, которая притягивает якорь к этим магнитопроводам. В произвольном эксплуатационном режиме работы электрической установки эта сила меньше той ее величины, при которой происходит срабатывание устройства токовой защиты электроустановки. Поэтому оно не срабатывает и электроустановка остается подключенной к источнику питания.

При коротком замыкании в низковольтной трехфазной электроустановке ток в фазах токопровода питающего электроустановку и эта электромагнитная сила значительно возрастет. И если ее величина превысит величину, при которой происходит срабатывание устройства токовой защиты электроустановки, то это устройство защиты сработает и отключит электроустановку от источника питания.

Устройство токовой защиты трехфазной электроустановки показано на фиг.1 и фиг. 2 Оно содержит корпус 1 из диэлектрического материала, к которому с помощью восьми винтов 2 прикреплены четыре магнитопровода 3 – 6, а также контактная система 7. Неподвижная часть контактной системы 7 включает в себя неподвижные контакты 8, которые закреплены на корпусе 1. Через эти контакты катушку 9 дистанционного расцепителя автоматического выключателя 10 подключают к источнику питания в виде электрической сети.

Подвижная часть контактной системы 7 состоит из вращающейся в подшипниках 11, корпуса 1, оси 12 и закрепленных на ней якоря 13 и подвижных контактов 14. Связь между подвижной и неподвижной частями осуществляется с помощью дисковой пружины 15, которая одним концом прикреплена к оси 12, а другим концом к корпусу 1. При этом подвижная часть контактной системы 7 относительно корпуса 1 закреплена так, чтобы между торцами магнитопроводов 3 – 6 и якорем 13 образовался воздушный зазор 16.

Установка устройства токовой защиты может осуществляться непосредственно на шины 17 - 19 фаз А, В и С токопровода. При этом закрепить устройство на шинах можно с помощью изоляции 20, выполненной их стеклоткани пропитанной лаком или эпоксидной смолой.

Таким образом, в процессе работы защиты на якорь 12 будут действовать две направленные навстречу силы. С одной стороны, это сила сжимающейся при повороте якоря 13 пружины 15. С другой стороны, электромагнитная сила, вызываемая протекающими по шинам 17 – 19 токами фаз А, В и С.

В нормальных эксплуатационных режимах работы трехфазной электрической установки по шинам 17 – 19 фаз А, В и С ее токопровода будут протекать токи, создающие в устройстве токовой защиты намагничивающую силу, величина которой меньше противодействующей ей силы пружины 15. Поэтому якорь 13 и подвижные контакты 14 находятся в исходном положении. В этом положении неподвижные контакты 8 разомкнуты. В связи с этим, в электрической цепи питания катушки 9 дистанционного расцепителя автоматического выключателя 10 электроустановки ток будет отсутствовать. При этом автоматический выключатель 10 оставляют во включенном состоянии, а электрическую установку подключенной к электрической сети.

При возникновении любого вида короткого замыкания в электроустановке токи в шинах 17 – 19 фаз А, В и С ее токопровода или в некоторых из них значительно возрастают, что сопровождается увеличением намагничивающей силы воздействующей на якорь 13. И если ее величина превысит силу противодействующей ей пружины 15, то тогда якорь 13 повернется на оси 12. При этом подвижные контакты 14 замкнут неподвижные контакты 8. В связи с этим по электрической цепи питания катушки 9 дистанционного расцепителя автоматического выключателя 10 электроустановки потечет ток. В результате дистанционный расцепитель сработает и автоматический выключатель 10 отключит электрическую установку от электрической сети.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства токовой защиты низковольтной трехфазной электроустановки заключается в сокращении времени и стоимости ее реализации, а также в повышении надежности функционирования и расширении области использования.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и предназначено для защиты низковольтных трехфазных электроустановок в сетях с короткозамкнутой нейтралью от коротких замыканий. Измерительный преобразователь и реагирующий орган выполнены в виде корпуса из изолирующего материала, на котором закреплены два неподвижных контакта и расположенные параллельно четыре призматических ферримагнитных магнитопровода и вращающийся подпружиненный якорь с двумя подвижными контактами, при этом фазы токопровода этой электроустановки размещаются между магнитопроводами, якорь с воздушным зазором размещается у их торцов, а связанные с ним подвижные контакты после его поворота замыкают неподвижные контакты, которые присоединяются к электрической цепи из источника питания и катушки дистанционного расцепителя автоматического выключателя. Технический результат – упрощение реализации и повышение надежности функционирования устройства токовой защиты, а также расширение области ее использования. 2 ил.

Устройство токовой защиты низковольтной трехфазной электроустановки, содержащее автоматический выключатель с дистанционным расцепителем, измерительный преобразователь тока в виде трех трансформаторов тока и реагирующий орган в виде трех токовых реле, отличающееся тем, что измерительный преобразователь и реагирующий орган выполнены в виде корпуса из изолирующего материала, на котором закреплены два неподвижных контакта, расположенные параллельно четыре призматических ферромагнитных магнитопровода и вращающийся подпружиненный якорь с двумя подвижными контактами, при этом фазы токопровода этой электроустановки размещаются между магнитопроводами, якорь с воздушным зазором размещается у их торцов, а связанные с ним подвижные контакты после его поворота замыкают неподвижные контакты, которые присоединяются к электрической цепи из источника питания и катушки дистанционного расцепителя автоматического выключателя.