Устройство для защиты от утечки тока на землю в электрической сети Советский патент 1985 года по МПК H02H3/17 

Изобретение предназначено для защиты от утечек тока на землю в шахтных электрических сетях с тиристорными преобразователями.

Известно устройство для защиты от утечек тока на землю в шахтных электрических сетях, содержащее источник оперативного тока, резонансный фильтр, фильтр присоединения, выходной релейный элемент СО

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты от утечек тока на землю, содержащее источник оперативного переменного тока с частотой 25 Гц, один конец которого заземлен, а к другому последовательно присоединены выпрямительный мост, нагруженный реле и омметром, и резонансный фильтр типа LC, фильтр присоединения 2 .

Устройство осуществляет защиту от утечек тока на землю в цепях зарядных устройств шахтных аккумуляторных батарей и не позволяет осуществлять защиту от утечек тока на землю в шахтных электрических цепях с тиристорными преобразователями при различных углах открьшания тиристоров, так как при этом от возникающих помех порог срабатывания устройства при заданном токе утечки изменяется случайным образом, снижается точность и надежность защиты от утечек тока на землю.

Цель изобретения - повьшение надежности путем стабилизации порога срабатывания устройства в сети с тиристорными преобразователями.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от утечек тока на землю в электрической сети, содержащее фильтр присоединения, выполненный в виде конденсаторов, первые выводы которых подключены к проводам сети, а вторые выводы объединены и связаны функционально с источником оперативного тока, нагрузочным резистором и выходньм реленым элементом, введены последовательно соединенные электронный ключ и интегратор, выход которого подключен к выходному релейному элементу, а источник оперативного тока вьтолнен в виде усилителя, блока гальванической развязки и мультивибратора, при этом выход усилителя является первым выходом источника оперативного тока, который подключен к точке объединения вторых выводов конденсаторов фильтра присоединения, а вход усилителя через блок гальванической развязки подключен к выходу мультивибратора, являющемуся также вторым выходом источника оперативного тока, подключенным к управляющему входу электронного ключа, первьй вход которого подсоединен к первому выводу нагрузочного резистора и к земле, а второй вывод указанного резистора соединен с общим проводом, к которому подключены также второй вход электронного ключа, второй вход интегратора и вход источника оперативного тока, являющийся вторым входом усилителя .

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 диаграмма работы синхронного фильтра

Устройство содержит емкостной фильтр t присоединения, подключенный к сети переменного и постоянного тока, источник оперативного тока, выполненный в виде усилителя 2, управляемого через блок 3 гальванической разведки на оптронах генератором 4 импульсов, частотой 25 Гц на симметричном мультивибраторе.

Нагрузочный резистор 5, на котором наделяется сигнал, пропорциональный току утечки, подключается первым вьгоодом к общему проводу, а вторым выводом - к земле и к входу электронного ключа 6, вьнюлненному в виде диодного моста и транзистора, а управлякиций вход этого электронного ключа соединен также с выходом генератора импульсов. Выход электронного ключа через интегратор 7 подсоединен к выходному релейному элементу 8 (контактному или безконтактному), который отключает выключатель сети. Совместное включение электронного ключа 6 и интегратора 7 образует синхронный фильтр, которьй обладает узкой полосой пропускания в зоне управлякщей частоты, что позволяет эффективно подавлять помехи, частоты которых равны или кратны промьшшенной частоте сети.

Устройство работает следукяцим образом.

При появлении утечки (снижении уровня изоляции на стороне переменного или постоянного тока) по цепи: источник тока, фильтр 1 присоединения, сопротивление изоляции любой фазы переменного или постоянного тока, нагрузочный резистор 5, источник оперативного тока протекает ток. На нагрузочном резисторе 5 появляется напряжение, которое проходит через электронный ключ 6 и подается на интегратор 7. В связи с тем, что ключ 6 и источник оперативного тока через оптроны 3 коммутируются синхронно, среднее значение напряжения на интеграторе 7 оказьгаается положительным При совпадении частоты входного (от источника оперативного тока и опорного (от генератора импульсов 4) сигналов. Это напряжение характеризует утечку тока на . Если оно больше заданного, то знак интегр рования меняется и на выходе интегра тора 7 появляется сигнал, от которог срабатывает выходной релейный элемент и отключается выключатель сети. Работа синхронного фильтра показана на фиг. 2, где U - импульсы управле ния электронного ключа 6. Этими импульсами ключ 6 открывается и подклю чает вход интегратора 7 к нагрузочному реэистору 5. бх.о падение напряжения на нагоузочном резисторе 5 от оперативного тока, пропор1шонального току утеч ки; и к,о - положительные полуволны оперативного тока на входе интеграто ра ; - сигнал помехи с частотой. вдвое превышакнцей частоту оператив тока; и,(.„ - входное напряжение интегра тора 7 от сигнала помехи. Импульсами U ключ 6 открывается и подключает вход интегратора к нагрузочному резистору 5. При совпадении фаз сигналов V н V на вход интегратйра подаются только положитель ные полуволны и Q . Если на нагрузоч ном резисторе присутствует, например 614 сигнал помехи с частотой, вдвое превьппающей частоту оперативного тока , и g, , на вход интегратора в каждьй момент открывания ключа поступает положительная и отрицательная полуволны напряжения UK.P Интегратор суммирует во времени входные сигналы, поэтому выходное напряжение от сиг- нала возрастает, а выходное напряжение интегратора при подаче его на вход сигнала , остается на прежнем уровне, так как положительные и отрицательные полуволны при сложении во времени вьгчтутся. Аналогичные процессы происходят в синхронном фильтре и при наличии на входе других частот и их комбинаций. При работе тиристорного преобразователя на входе синхронного фильтра присутствуют сигналы помехи с частотой сети 50 Гц и кратных ей час-тот, амплитуда которых в большой степени зависит от режима работы тиристорного преобразователя, т.е. от угла открывания тиристоров. Эффективное подавление этих помех позволяет стабилизировать порог срабатывания устройства с целью обеспечения его независимости от угла открывания тиристоров. Использование предлагаемого устройства для защиты от утечек тока в шахтных электрических цепях с тиристорными преобразователями (например для защиты от утечек тока в силовых цепях тиристорного электропривода механизма очистных комбайнов) позволит надежно защитить людей от паражения электрическим током. В отличие от известных предлагаемое устройство стабилизирует порог срабатывания выходного релейного элемента при заданном токе утечки при различных углах открывания тиристоров, обладает помехозащищенностью и, следовательно, повышенной надежностью.

Ц

t g f

УСТР(СТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧКИ ТОКА НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, содержаа(ее фильтр присоединения, выполиеннь в виде кондеясатоpiiB, первые выводы которых подключены к проводам сети, а вторые вьюоды объединены и связаны функционально с источником оперативного тока, на-. Г1 узочным резистором и выходкьм релейным элементом, отличающее с я тем, что, с целыо повышения надежности путем стабилизации срабатывания устройства в сети с тиристорйыми преобразователями, в него введены последовательно соединенные электроншлй ключ и интегратсф, выход ко- nojD unmeH к выходному релейному элементу, а источник оперативного тока выполнен в тде усилителя, блока гальва1тческой развязки и мультивибрат(Н|1а, при выход усилителя является первым выходф источника оперативного тока, который подключен к точке объедине1тя вторых выводов конде1«:ат фов фильтра присоединения, а вход усилителя через блок гальваничвск( развязки подключен к выходу мультивибратора, являющемуся также вторьм выходом источника оперативного тока, подключенные к управляющему входу электронного ключа, nepBi вход которого подсоединен к первому выводу нагрузочного резистора и к земле, а второй вывод указанного резистора соединен с общим проводом, к которому подключены также второй вход электронного ключа, второй вход интегратора и вход источника оперативного тока, являющийся вторым входом усилителя.

61

гг г

--CZbH

СГЫ С1Ы

n п r.r

Фаг. 2