Устройство для защитного отключения в сети с глухозаземленной нейтралью Советский патент 1983 года по МПК H02H3/16 H02H5/12 

Изобрете11ие относится к электро механике, а именно к устройствам защитного отключения. Известно устройство, которое отключает нгшряжение от контролируе мого участка пробое изоля ции и прикосновении человека к токо ведущим частям электроустановок Cl Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее дат чик тока утечки, выпрямитель, компа ратор, интегратор, блок сброса интегратора на ноль и пороговьай блок Недостаток известного устройства состоит В.ТОМ, что оно не может работать в сетях, в которых ток уте ки превышает уставку срабатывания устройства. Как известно в любой сетивсегда имеется ток утечки, который для разветвленных сетей с изношенной изоляцией может достигать сотен-миллиампер. Для того, чтобы обеспечить нормальное энергоснабжение потребителей в этом случае необходимо поднимать уставку срабатывания до величины противоречащей нормам электробезопасности. Кроме того, в трехфазных сетях естественный ток утечки может иметь любой фазовый угол, в то время как ток че рез тело человека совпадает по фазе с напряжением той фазы, к которой прикоснулся человек. Величина резул тируняцего тока утечки срставляет .,л созуо2 величина результирующего то утечки при прикосновании человека к одной из фаз;3 - величина. естественного тока утечки через изоляцию прово дов сети :з. - величина тока через тело че ловека; - разность фаз 0,т Изменение величины тона утечки составляет Решение этого уравнения показыва что имеется бесконечное множество с чвтаний 3, Ч и Эутг которые при заданной уставке не вызывают срабатывание устройства, так как результирукиций ток утечки может быть как меньше, так и больше естественного утечки. Так,, например, если естественный ток утечки совпадает по фазе с напря жением фазы С, а человек прикоснулся к фазе А, и величина тока через человека окосжется равной естественному току утечки то результирующий ток утечки равен первоначальному, естественному току утечки, т.е. величина тока утечки не изменяется. Устройство в этом случае не срабатывает. Целью изобретения является обеспечение работоспособности устройства в трехфазной сетл с большими токами утечки, превышакйцими уставку срабатывания. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защитного отключения в сети с глухозазеш1енной нейтралью, содержащее датчик тока утечки и выпрямитель, к выходу которого подключен вхсш компаратора, выход которого подключен к входу интегратора и к блокурб1р6са интегратора на ноль, выход которого подключен к обнуляющему входу интегратора, выходпбслёд- него подключен к пороговому блоку, введены сумматор, блок подстройки амплитуды, управляемый генератор, первый и второй интегрирующие блоки, блок подстройки частоты и фазы, блок сравнения аг литуд при этом выход сумматора подключен к входу выпрямителя, а суммируквдий вход сумматора соединен с выходом датчика тока утечки, а к вычитающему входу подключен через блок подстройки гинплитуды выход управляемого генератора, управляющий вход которого через первый интeгpиpi ; щий блок подК1Иочен к выходу блока подстройки частоты и фазы, вход опорного сигнала которого подключен к выходу датчика тока утечки, а вход сравниваемого сигнала подключен к выходу блока подстройки амплиту;5ы, к которому также подключен вход сравниваемого сигнала блока сравнен ния а щднтудд вход опорного сигнгша которого также подключён к выходу датчика тока утечки, а выход через второй интегрирукядий блок подключен к управляющему входу блока подстройки амплитуды. На чертеже представлена блок- схема устройства. Устройство содержит датчик тока утечки 1, выпрямитель 2, компаратор 3, интегратор 4, блок сброса интегратора на ноль 5, пороговый блок 6, сумматор , блок подстройки амплитуды 8, управляемой генератор 9, первый интегрирующий блок 10, блок подстройки частоты и фазы 11, блок сравнения гмплитуд 12, второй интегрирующий блок 13, Устройство работает следующим образом, В отсутствии тока утечки сигнал на выходе датчика равен нулю. Блок подстройки амплитуды, управляемый блоком сравнения амплитуд, поддерживает на вычитающем входе сумматора сигнал равный по амплитуде сигналу датчика, т,е, нулю. На выходе сумматора и выходах последующих блоков сигнал также равен нулю, и устройство находится в дежурном режиме. При появлении за счет старения изоляции тока утечки на выходе датч ка тока утечки также появляется сиг- нал пропорциональный току утечки. Сигнал тока утечки с датчика 1 поступает на входы опорного сигнала .блоков 11 к 12, На входы сравниваемого сигнала тех же блоков подается сигнал генератора ,,прошедший через блок 8, в случав отличия частоты и фазы сигнала генератора от сигнала датчика, который использует ся в качестве опорного сигнала, блок 11 выполн;внный, например по . схеме/дискриглинйтатора частоты и фазы вырабатйва ёт сигнал перестройки, который через интегрирующий блок 10 .например обычную RC-цепь с большой Дединицы минут ) постоянной времени, .подается на управляющий вход генератора 9. В качестве управляемого ;генератора может быть использован рС-генератор с мостом Вина, в плечи которого установлены резистивные оптроны, управляемые сигналом с бло ка 10. генератор подстраивается таким образом, что на выходе генера.тора, сигнал с точностью до фазы совпадает с сигналом тока утечки. Если сигнал на выходе блока 8 отличается по амплитуде от сигнала датчика 1, то блок 12 выполненный, например, по схеме дифференцигшьного усилителя, на входы которого после выпрямления подаются сравниваемые сигналы, вырабатывает сигнал подстр ки амплитуды, который через второй интегрирующий блок 13 поступает на управляющий вход блока подстройки амплитуды 8, в качестве которого мо жет быть применен управляемый делитель на оптронах. В результате работы цепей авторегулирования на .вычитающий вход сумматора 7 поступает сигнал совпадающий с точностью до фазы и амплитуды с сигналом датчика. На выходе сумматора 7 сигнал,таким образом, близок к нулю. в случае касания человека к токо ведущим частям в зоне защиты сигнал на выходе датчика тока утечки изменяется на величину пропорциональную току через тело человека. Сигнал на вычитающем входе сумматора 7 остается неизменным т.е. пропорциональным начальному току утечки, за счет .инерционности интегрирующих блоков 10 и 13. Тогда на выходе сумматора 7 появляется сигнал, равный разности нового и начального сигнала датчика т.е. пропорциональный току через тело человека. После выпрямления в бло ке сигнал Up поступает на вход блока 3, где сравнивается с опорным напряжением U,, , которое определяет уставку срабатывания устройства в целом. Если ,, то на входе блока 3 появляется сигнал (tlp-O), который поступает на вход интегратора 4, на выходе которого появляется напряжение, возрастающее по акону t ) и„мг(; и, Пб5кольку .Up пропорционально току через человека Л , а определяет ток уставки срабатывания.Зуот( можно записать t HHr((: ) где момент прикосновения к токоведущим частям/ коэффициенты пропорциональности, учитывающие чувствительность датчика тока утечки и постоянную интегрирования интегратора. Напряжение U,„.oдaeтcя на вход порогового блока и при превышении им напряжения срабатывания Црр порогового блока вызывает срабатывание всего устройства и отключение напряжения от контролируемого участка сети. Если же за время нарастания напряжения на выходе интегратора яо величины UCP происходит самостоятельное отсоединение человека от токоведущих частей, то сигнал на выходе датчика 1 стает равным начальному, и напряжение на выходе сумматора вновь становится равным нулю, так как за время самостоятельного отсоединения человека от токоведущих частей (доли секунды)Не происходит сколько-нибудь значительной перестройки амплитуды и фазы управляемого генератора. Напряжение на выходе блока 3 также равно нулю, и блок 5 сбрасывает сигнал интегратора на ноль, и срабатывания устройства не происходит. Аналогично работает устройство при кратковременных бросках тока утечки вызванных комму та ционны1 И процессами. Параметры устройства могут быть выбраны так, что токовременная характеристика его совпадает с кривой допустимых для человека значений тока. Таким образом, реализуется метод минимальной перезащиты. Применение предлагаемого устройства за счет реакции на выделенную величину тока через человека позволяет осуществить защиту человека от поражения электрическим током в сети с большим током утечки, превышающим уставку срабатывания, обеспечить высокую чувствительность при высокой надежности энергоснабжения независимо -от величины и фазы естественного тока утечки сети.

«

OQ

ч:

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕг-ШЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ, содержащее датчик тока утечки и вьшрямитель, к выходу которого подключен вход компаратора, выход которого подключен к входу интегратора и к блоку сброса интегратора на ноль, выход которого подклю 1ен к обнуляющему входу интегратора, выход последнего подключен к пороговому блоку, отличающееся ;тем, что, с целью обеспечения его работоспособности в трехфазной сети с большими токами утечки, превышамцими Iуставку срабатывания, в него введены .сумматор, блок подстройки амплитуды, управляемый генератор, первый и второй интегрируюсдие блоки, блок подсть. ройки частоты.и фазы, блок сравнения амплитуд, при этом выход сумматора подключен к входу выпрямителя, а суммирукнций вход сумматора соединен с выходом датчика тока утечки, а к вычитакедему входу подключен через блок подстройки амплитуды выход управляемого генератора, управляющий вход которого через первый интегрирующий блок подключен к выходу блока подстройки частоты и фазы, вход опорного сигнала которого подключен к выходу датчика тока утечки, а вход (Л сравниваел«эго сигнала подключен к выходу блока подстройки амплитуды, к которому также подключен вход сравниваемого сигнала блока сравнения амплит уд,. вход опорного сигнала кото1хэго также подключен к выходу дат чика тока утечки, а выход через второй интегрирунадий блок подклйчен к управляющему входу блока подстройм ки амплитуды. СП