Устройство для защитного отключения электроустановки в сети переменного тока Советский патент 1985 года по МПК H02H3/16 

2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что блок формирования и запоминания отключающего тестового сигнала тока утечки содержит герконовое реле с замыкающим контактом, диод, конденсатор и три резистора, причем первый вход блока через последовательно «(Ооедии-евные в прямом направлении диод, герконовое реле и конден( подключе1|Ы,:к корпусу, второй

200358

вход через последовательно соединенные первьй резистор и замыкаюпщй контакт герконового реле подключен к выходу блока,второй резистор подключен одним вьшодом к точке соединения первого резистора и замыкающего контакта герконового репе, а вторым вьшодом - к корпусу, третий резистор одним выводом подключен к аноду диода, а вторым - к корпусу.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА по авт.св. № 964837, отличающееся тем, что, с целью повьшения уровня самоконтроля исправности, в него дополнительно введен блок формирования и запоминания отключающего тестового сигнала тока утечки, вход которого подключен к выходу введенного блока питания, а выход - к выходу дифференциалк- кого трансформатора тока, причем выход блока формирования сигнала по скорости нарастания тока нагрузки подключен к запрещающему входу элемента ЗАПРЕТ через размыкающий контакт блока формирования и запоминания отключающего тестового сигнала тока утечки.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике защиты людей от поражения электрическим током, и является усовершенствованием устройства. Описанного в авт св. № 964837.

- Цель изобретения - повышение уровня самоконтроля исправности.

Сущность Изобретения заключается в том, что введение блока формирования и запоминания отключающего сигнала позволяет автоматически контролировать исправность устройства при подключении его к сети.

На фиг, 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы.

Устройство содержит датчик 1 тока нулевой последовательности (ДТТ), на выход которого подключен операционный усилитель 2 с резистивной отрицательной обратной связью и операционный усилительограничитель 3, аналоговый вычислитель А, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам усилителей 2 и 3, элемент 5 ЗАПРЕТ, разрешающий вход которого подключен к выходу блока 4, инвертор 6, вход которого подключен к выходу элемента 5 ЗАПРЕТ, выходной релейный элемент 7, блок 8 формирования тестового отключающего сигнала тока утечки с размыкающим контактом 9, вход которого подключен к блоку 10 питания, а выход к выходу ДТТ 1, трансформатор 11 тока нагрузки, на выход которого включен блок 12 формирования сигнала по скорости нарастания тока нагрузки, подключенный к запрещающему входу элемента 5 через размыкающий контакт 9. Выход инвертора 6 соединен с входом выходного релейНого элемента 7, воздействующего на коммутационный аппарат I3.

Коэффициенты усилителей 2 и 3 одинаковы. Для описания принципа

работы устройства на фиг. 1 приведены некоторые возможные варианты исполнения усилителей 2 и 3 аналогового вычитателя 4 и блока 8 формирования тестового сигнала.

Усилитель-ограничитель 3 выполнен с использованием двух стабилитронов и двух диодов в цепи обратной связи операционного усилителя. Диоды служат для компенсации влияния токов утечки стабилитронов на вход и повышения температурной стабильности порога ограничения напряжения сигнала. .

Представленный вариант исполнеиия блока 8 представляет по сути конденсаторное реле. При подаче на вход блока 8 напряжения постоянного тока Е со средней точкой (от блока 9) в момент (фиг. 2)

напряжение на конденсаторе равно нулю, к герконовому реле приложено напряжение Е, превьппающее его напрзтасение срабатывания Uq. Реле срабатьшает, через время замь1кает

свой замыкаюпщй контакт и на выходе его появляется отрицательное (относительно корпуса) напряжение постоянного тока. По мере заряда конденсатора напряжение на обмотке реле и снижается и при достижении

им величины напряжения отпускания UQ, . реле контакт размыкается и напряжение на выходе блока 8 исчезает. Таким образом, при подаче на вход блока 8 напряжения постоянног токаНа его выходе возникает импульс отрицательного напряжения длтельностью & (фиг. 2), а конденсат заряжается до напряжения Е источника постоянного тока.

При исчезновении напряжения постоянного тока на входе блока В конденсатор разряжается на шунтирующий резистор и напряжение на нем снижается по экспоненте с постянной времени t. Если напряжение на входе блока 8 появляется в момент, когда Е-и с и ср описанный вьше процесс повторяется, В противном случае () релене срабатьшает и на выходе блока 8 импульс отрицательного напряжения не появляется.

Выбором величин Е, С, RI-R3 и типа реле достигаются необходимые. параметры выходного импульса (амплитуда и длительность) , а также время задержки на срабатывание реле в интервале времени между предшествующим отключением и последующим подключением входного напряжения .

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при отключенной электроустановке напряжение на выходе блока IО питания равно нулю, выходной релейньй элемент 7 обесточен.

При включении коммутационного аппарата 13 подается питание на защищаемую электроустановку, на выходе блока 10 питания появляется постоянное стабилизированное напряжение, которое подается на все блоки устройства.

На вход каждого усилителя 2 и 3 подаются сигналы переменного тока, возникающего на выходе ДТТ 1 за счет естественного тока утечки на землю и постоянного тока отрицательной полярности с выхода блока 8, как описано выше.

При этом величина коэффициента усиления, напряжение стабилизации стабилитронов и амрлитуда отрицательного импульса с выхода блока 8 подобраны таким образом, чтобы ограничение амплитуды (уровня) сигнала происходило только за счет упомянутого импульса, а в его отсутствие - за счет сигнала, возникающего при прикосновении человека к токоведущим частям..

На выходе усилителя 2 амплитуда сигнала возрастает пропорционально амплитуде отрицательного импульса с блока 8, а на выходе усилителя 3 - непропорционально, так как ограничивается стабилитронами и амплитуда его равна напряжению стабилизации. В результате на

выходе блока 4 появляется сигнал, который проходит элемент ЗАПРЕТ и поступает на инвертор 6. На выходе инвертора 6 напряжение равно нулю, выходной релейный элемент 7 обесточен и электроустановка отключается от сети.

При повторном включении коммутационного аппарата 13 через промежуток времени At, соответствующий

моменту времени, когда

(фиг.2), срабатьшание устройства не происходит, так как сигнал на выходе блока 8 отсутствует, сигнал естественного тока утечки, поступающий

на входы усилителей 2 и 3 усиливается ими одинаково и.сигнал на . выходе блока 4 близок к нулю, на выходе инвертора - логическая единица. Выходной релейный элемент срабатьшает и электроустановка остается подключенной к сети.

Таким образом, обеспечивается автоматическая проверка исправности устройства. Величина At выбирается

из соображений удобства эксплуатации 2-5 с.

При включении нагрузки, например группы потребителей, имеющих относительно большую долю тока утечки в

общем естественном токе утечки на землю всей электроустановки, возникает скачок тока утечки. В результате амплитуда сигнала на выходе ДТТ 1 может возрасти до величины,

при которой происходит ограничение выходного сигнала в усилителе 3 и последующее, как описано вьш1е, отключение электроустановки от сети. Для предотвращения подобного ложного сигнала с выхода блока 12 сигнал через размькающий контакт 9 подается на запрещающий вход элемента 5 ЗАПРЕТ, в результате чего отключения электроустановки не происходит.

При прикосновении человека к токоведущим частям в зоне защиты сигнал на выходе ДТТ I возрастает, что приводит к отключению электроустановки от сети. При этом работа блоICOB 2 - 7 аналогична описанной при появлении сигнала на выходе блока 8.

12003586

Преимуществами предложенного ,, устройства с точки зрения безопасности является то, что осуществляется автоматическая проверка исправ- 5 ностн устройства в момент подключения его к сети и что при внезапном пропадании напряжения сети последующая подача его на устройство и на : запщщаемый потребитель невозможна -ус10 тройство сработает и необходимо повторное включение устройства человеком.

Vr

Г;

Фиг.г