Устройство для защитного отключения Советский патент 1985 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относится к электротехнике и может быть,применено для защиты от токов утечки на землю. Известно устройство для защитного отключения, содержащее датчик тока нагрузки, блок, реагирующий на скорость изменения тока нагрузки, датчик тока утечки, блок максимального тока утечки, интегратор, пороговый блок, коммутационный блок, разделительный конденсатор и блок, реагирующий на приращение тока утечки 1. Однако устройство имеет недостаточное быстродействие, так как в интеграторе происходит задержка сигнала. Также известно устройство для защитного отключения, содержащее соединенные последовательно датчик тока нулевой последовательности, исполнительный орган, выполненный на двухобмоточном реле, одна из обмоток которого подключена к выпрямителю, а другая - к источнику постоянного напряжения через последовательно соединенные динистор и конденсатор, причем общая точка последних соединена через диод с делителем напряжения, подключенным параллельно источнику постоянного напряжения 2. Однако известное устройство имеет низкую помехоустойчивость, так как последовательность импульсов помехи может вызвать ложное срабатывание. Цель изобретения - повышение надежности путем подавления коротких импульсов помехи. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защитного отключения, содержащее последовательно соединенные датчик тока утечки и усилитель, связанный с исполнительным органом, введены элемент И, одновибратор с инверсным установочным входом и пороговый преобразователь, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход - к запускающему и инверсному установочному входам одновибратора и первому входу элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом одновибратора, при этом выход элемента И подключен к исполнительному органу. На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 тока утечки, усилитель 2, пороговый преобразователь 3 двухполярного сигнала в однополярный, одновибратор 4 с инверсным установочным входом, элемент И 5, исполнительный орган 6. Датчик 1 тока утечки, усилитель 2 и пороговый преобразователь 3 двухполярного сигнала в однополярный соединены по следовательно. К выходу порогового преобразователя 3 подключены запускающий и инверсный установочный вход одновибратора 4, а также первый вход элемента И 5, второй вход элемента И соединен с инверсным выходом одновибратора, а выход элемента И подключен к исполнительному органу 6. Датчиком тока утечки служит трансформатор тока нулевой последовательности, усилитель можно выполнить на т()анзисторах или на микросхеме. Пороговый преобразователь 3 двухполярного сигнала в однополярный на транзисторе и стабилитронах запитывается от однополярного источника питания и не требует высокой стабильности питающего напряжения, так как пороги здесь определяются напряжениями пробоя стабилитронов. Применение простого источника питания делает такой преобразователь более надежным, чем преобразователь на двухпороговом компараторе. Одновибратор с установочным входом выполняется на логических микросхемах. Элемент И можно выполнить на диодах, транзисторах или логических микросхемах. Исполнительным органом может служить реле, тиристорный или симисторный ключ. Устройство работает следующим образом. Напряжение, пропорциональное току утечки на землю, поступает с датчика 1 тока утечки на усилитель 2. Если утечка возникает от прикосновения человека к токоведущим частям, напряжение на выходе усилителя Uyc. имеет форму напряжения сети (фиг. 2а). Для этого случая напряжение на выходе усилителя превыщает пороги срабатывания Unir порогового преобразователя 3 двухполярного сигнала в однополярный с момента прикосновения tj до момента t2 и с момента is- В этом интервале времени на вЫходе порогового преобразователя появляется напряжение UHC (фиг. 26), которое дает разрешение на работу одновибратора 4 по инверсному установочному входу и одновременно запускает его по запускающему входу. Одновибратор формирует импульсы запрета Щс, длительность которых для достижения быстродействия выбирается на порядок меньше периода сетевого напряжения (фиг. 2в). После окончания импульса запрета на выходе элемента И появляется напряжение УИС (фиг. 2г), которое вызывает срабатывание исполнительного элемента. Помехи устройству для защитного отключения возникают при коммутации нагрузки в зоне защиты и представляют собой последовательность двухполярных коротких импульсов утечки Uy, длительность которых не превыщает нескольких десятков микросекунд, но число может достигать нескольких сотен из-за неустойчивых разрядов в межконтактном промежутке выключателя нагрузки в момент отключения (фиг. 2д). Амплитуда импульсов помехи может значительно превыщать уровень полезного сигнала, поэтому на выходе порогового преобразователя двухполярного сигнала в однополярный появляется последовательность коротких импульсов Unn (фиг. 2е). Эти импульсы запускают одновибратор, однако импульс запрета не успевает сформироваться до конца, потому что короткие запускающие импульсы, оканчиваясь, переводят одновибратор, в исходное состояние по установочному входу. Таким образом, одновибратор в этом случае работает как

инвертор. На фиг. 2ж показана форма напряжения на его выходе УЗЯ .Поскольку на входы элемента И поступают инвертированные один относительно другого сигналы, на выходе ее имеется нулевое напряжение.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает подавление всех коротких импульсов помехи, что существенно повышает надежность устройства при его функционировании.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ, содержащее последовательно соединенные датчик тока утечки и усилитель, связанный с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем подавления коротких импульсов помехи, в него введены элемент И, одновибратор с инверсным установочным входом и пороговый преобразователь, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход - к запускающему и инверсному установочному входам одновибратора и первому входу элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом одновибратора, при этом выход элемента И подключен к исполнительному органу. (Л 4 ;о оо 4

д Uyn UnтНУI

зп

ж

фаг.2 V7