Устройство для защитного отключения в сети с глухозаземленной нейтралью до 1000 В Советский патент 1984 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к аппаратуре защиты, и может быть использовано для обеспечения безопасности эксплуатации различных электроприборов, в то числе бытовых, и электроинструментов . . Известны устройства для защитног отключения, содержащие трансформато тока утечки с включенньм на его выходе транзисторным усилителем с включ; енной на его вькоде катушкой управления коммутационным аппаратом 1 . Усилители таких устройств имеют .широкополосную характеристику, что является одной из основных причин неустойчивости их работы из-за высокой чувствительности к высшим гар моникам коммутационньрс перенапряжений. Кроме того, такие устройства потребляют значительную мощность от сети (8-15 ВА), требуя применения специальных стабилизированных источ ников питания. Известно также устройство, содержащее трансформатор тока утечки к вторичной обмотке которого подключен конденсатор, трехкаскадный транзисторный усилитель, в выходную цепь которого включена обмотка расцепителя, варистор и динистор, причем варистор подключен между входом трехкаскадного транзисторного усилителя и конденсатором, соединенными параллельно к вторичной обмотке трансформатора тока утечки а динистор соединен последовательно с обмоткой расцепителя, подключенной параллельно коллекторно-эмит терному переходу выходного транзистора упомянутого трехкаскадного транзисторного усилителя 2. Недостатком устройства является необходимость подбора параметров резонансного LC-контура, образованного вторичной обмоткой трансформатора тока утечки и конденсатором. .Максимальное значение -добротности контура Q;t6 и она сильно зависит от значения тока утечки. Увеличение тока приводит к расширению полосы пропускания контура и снижению Q. Устройство имеет большое время сраб тывания, которое определяется запасом энергии в конденсаторе фильтра источника питания. Работа динистора в режиме отпускания обмотки рас21цепителя не эффективна, так как по этому режиму время закрытия динистора не регламентировано техусловиями. Для питания устройства от сети используется специальный выпрямитель с емкостным делителем напряжения. Цель изобретения - повышение надежности и уменьшение потребляемой мощности. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее трансформатор тока утечки, фильтр верхних частот, транзисторный усилитель переменного тока, катушку коммутационного аппарата, вьшрямительньй мост, в цепь постоянного тока которого включен пороговый элемент, и источник постоянного тока, дополнительно введены цепь термостабилизации транзисторного усилителя переменного тока и релейньй элемент, причем фильтр верхних частот подключен на выход упомянутого транзисторного усилителя, ко входу, которого подсоединен трансформатор утечки, а релейш й элемент включен между выходом фильтра верхних частот и входом порогового элемента, при этом вход выпрямительного моста поДсоединен на фазное напряжение электрической сети через катушку коммутационного аппарата, а источник постоянного тока включен между плюсом и минусом выпрямительного моста последовательно с упомянзггым порого,вым элементом. Цепь термостабилизации транзисторного усилителя переменного тока содержит транзистор, подключенный эмиттером к общему проводу, коллектором и базой - к первь1м резистору и конденсатору, второй вывод первого резистора подключен к плюсу источника питания, второй вывод п-ервого конденсатора - к одному проводу вторичной обмотки трансформатора тока утечки, второму и третьему резисторам, вторыми выводами подключенным соответственно к коллектору упомянутого усилителя и второму проводу вторичной обмотки трансформатора тока утечки. В качестве релейного элемента ийпользован транзисторный аналог динистора, выход которого соединен со входом порогового элемента. На чертеже представлена электрическая схема устройства для защитного отключения. Устройство содержит усилитель пе ременного тока 1, фильтр верхних частот 2, релейный элемент 3, пороговый элемент 4, источник питания 5,катушку коммутационного аппарата 6,трансформатор тока утечки 7. На входе усилителя -переменного тока включена цепь, содержащая тран зистор 8, включенный диодом (коллектор соединен с базой) , резистор конденсатор 10, резистор 11. Цепь осуществляет стабилизацию рабочей точки транзистора 12, выбираемой резистором 13. При этом, резистор осуществляет отрицательную обратную связь на базу транзистора по поотояннсму току. При повьшении температуры окружающей среды сопротивление перехода коллектор-эмиттер транзистора 12 уменьшается, потенциал коллектора снижается, положительное смещение на базу через резистор 11 згменьшает ся (плюсовая обкладка конденсатора 10). Одновременно снижается поте циал коллектора-базы транзистора 8 установленш| й резистором 9. Таким образом, на обкладках конденсатора 10 поддерживается соотношение потенциалов, компенсирующее изменение тангенса угла диэлектрических потер в нем. Действием описанных цепей поддерживается на заданном уровне рабочая точка транзистора 12. В коллекторную цепь транзистора 12 через диод включена интегрирующая цепь в виде резистора 14 и конденсатора 15 и разрядный резистор 16,через который осуществляется связь усилителя переменного тока с к;аскадом, выполнент)1м в виде высоко чувствительного релейного элементааналога динистора на транзисторах. 17,18. К выходу репейного элемента 3 подключен пороговый элемент 4 содержащий динистор 19, подключенный к управляющему электроду тринястора 20, включенного анодом и ка дом в {агональ выпрягштельного моста 21. Стабилизацию напряжения питания осуществляет стабилитрон 22 Катушка управления коммутационного аппарата 6 включена в электрическую сеть последовательно с вьвпрямительным мое т ом 21. Устройство работает следующим образом. После нажатия на кнопку 23 и замыкании ее за1 ыкающих контактов напряжение электрической сети через катушку 6 прикладьгоается к мосту 21. Анодное напряжение тринистора 20 через резистор 24 прикладывается к аноду динистора 19, ибо транзисторы 17, 18 закрыты и не оказывают шунтирующего действия на цепь управления тринистором. По достижении напряжением на аноде динистора 19 значения порога срабатывания последний пробивается, подавая запускающий импульс положительной полярности на тринистор 20, которьй переходит в проводящее состояние и шунтирует цепь выпрямленного тока моста 21. Происходит срабатывание коммутационного аппарата 6, который блокирует цепь кнопки 23 и подключает к сети защищаемую электроустановку. Усилитель получает питания за счет падения напряжения на стабилитроне 22. Транзистор 12 за счет действия обратной связи через резистор 11 открывается, блокируя через диод 13 цепь заряда конденсатора f5 и цепь запуска аналога динистора 17, 18. При появлении в зоне защиты устройства утечки тока на землю во вторичной обмотке трансформатора 7 трансформируется напряжение, прикладываемое к базе, транзистора 12. Есг ли это напряжение достигает или превьшает напряжение смещения базы, установленное резистором 13 (уставка срабатывания усилителя), транзистор 12 запирается его отрицательной полуволной, вследствие чего ослабится его шунтирующее.-действие на интегрирующую цепь 14, 15. Напря} ение на конденсаторе 15 достигает уровня, при котором.происходит открытие транзистора18 аналога динистора, который снимает управляющие Импульсы с анода динистора 19, зашунтировав резистор 24. Тринистор 20 закрывается, вызвав отключение коммутащюнного аппарата 6. Защиту схеМ) усилителя от иютуль сов напряжения отрицательной,полуволнЬ большой амплитуды осуществляется диод 25. Параметры интегрирующей цепи 14, 15 выбраны из условия максимального ослабления на входе аналога динистора гармоник помехи час.тотной свыше 120 Гц. Устройство предназначено для обеспечения безопасности эксплуатации однофазных электропотребителей (электроинструмент, переносные снетильники и т.д.) и может быть использовано в быту в качестве -переносного защитного и коммутационного аппарата. По электрозащитной эффективности устройство может быть приварено к разделительному трансформатору мощностью около 5 кВт (с учетом воз можной кратности пусковых токов защищаемой электроустановки).

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ В СЕТИ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ ДО 1000 В, содержащее трансформатор тока утечки, фильтр верхних частот, транзисторный усилитель переменного тока, катушку коммутационного аппарата, выпрямительный мост, в цепь постоянного тока которого включен пороговый элемент, и источник постоянного тока, о тличающееся тем, что, с целью повьшения надежности и уменьшения потребляемой мощности, в него дополнительно введены цепь термостабилизации транзисторного усилителя переменного тока и релейный элемент, причем фильтр верхних частот подключен на выход упомянутого транзисторного усилителя, ко входу которого подсоединен трансформатор тока утечки, а релейный элемент включен между выходом фильтра верхних частот и входом порогового элемента, при этом вход выпрямительного моста подсоединен на фазное напряжение электрической сети через катушку коммута1щонного аппарата, а источник постоянного тока включен между плюсом и минусом выпрямительного моста последовательно с упомянутым пороговым элементом. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цепь термостабилизации транзисторного усилителя переменного тока содержит транзистор, подключенный эмиттером к общему проводу, коллектором и базой - к первым резистору .и конденсатору, второй вывод первого резистора подключен к плюсу источника питания, второй вывод первого конденсатора - к одному проводу вторичной обмотки трансформатора тока утечки, второму и третьему резисторам, вторыми выводами подключенными соответственно к коллектору упомянутого усилителя и второму проводу вторичной обмотки трансформатора тока утечки. 3.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что в качестве релейного элемента использован транзисторный аналог динистора, выход которого соединен со входом порогового элемента.